Nano- und Mikropartikel

Die Optimierung von Oberflächen für weiterführende Anwendungen z.B. in den Bereichen Optik, Pharmazie, Medizin oder Werkstoffe stellt große Herausforderungen an die Prozessführung. Speziell der gezielte Einsatz von Nanostrukturen auf Oberflächen oder die Herstellung sowie Modifizierung von neuartigen nano- und mikrodispersen Materialien machen Weiterentwicklungen beim Herstellungsprozess unabdingbar. Aufgrund der großen Anwendungsbreite, der hohen Flexibilität und der Möglichkeit, gezielt Strukturen im nm-Bereich zu erzeugen und zu verändern, sind plasmabasierte Prozesse bei der Modifikation von Oberflächen die erste Wahl.
In unserer Arbeitsgruppe nutzen wir z.B. Hochfrequenzplasmen, um unter der Verwendung von Prekursoren nano- und mikrodisperse Materialien herzustellen. Zum genaueren Verständnis des Entstehungsprozesses werden die vorliegenden staubigen Plasmen mittels konventioneller (Langmuirsonde, Massenspektrometrie, Absorptionsmessungen, …) und nicht-konventioneller Diagnostiken (Kalorimetrische Sonde, Partikel als Sonde, …) untersucht.
Ferner modifizieren wir Partikel unterschiedlicher Größe und Materialien durch Behandlung in ausgewählten Gasentladungen (Hohlkathodenentladung, RF-Plasma) oder durch allseitige Beschichtung (Magnetron-Sputtern). Dieses Forschungsthema zielt auf eine deutliche Erweiterung des Anwendungsfeldes von mikroskopisch veränderten Oberflächen und Nanokompositen ab.
Darüber hinaus werden in unserer Arbeitsgruppe Verfahren entwickelt, die den Einbau gezielt veränderter Teilchen in Schichtsysteme ermöglicht. Dieses Vorgehen ermöglicht die Einstellung bestimmter Schichteigenschaften mit multifunktionalem Charakter, wie z.B. hydrophob, verschleißresistent, magnetisch, oxidationsbeständig usw.

  • Metallisierung von Polyethylen-Pulver in LA250 mittels Magnetron-Sputtern unter Verwendung eines Cu-Targets.
  • Kontaktwinkel von Polyethylen-Pulver vor und nach der Oberflächenbehandlung mittels einer Hohlkathodenentladung im Wendelförderer.
  • Aufnahme einer Lasertransmission an einem staubigen Plasma in ATILA (Auftreten eines "Voids" in der Partikelwolke).
  • Magnetron-Sputtern mit Cu-Target in LA250.

Publikationen

V. Schneider, H. Kersten An optical trapping system for particle probes in plasma diagnostics. Review of Scientific Instruments. 89, 103505 (2018).
I. Denysenko, E. von Wahl, S. Labidi, M. Mikikian, H. Kersten, T. Gibert, et al. Modeling of argon-acetylene dusty plasma. Plasma Physics and Controlled Fusion. 61, 014014 (2019).
I. Denysenko, E. von Wahl, S. Labidi, M. Mikikian, H. Kersten, T. Gibert Effects of process conditions on the chemistry of an Ar/C2H2 dust‐forming plasma. Plasma Processes and Polymers. , e1800209 (2019).
Y. Ussenov, E. von Wahl, Z. Marvi, T. Ramazanov, H. Kersten Langmuir probe measurements in nanodust containing argon-acetylene plasmas. Vacuum. 166, 15-25 (2019).
IB. Denysenko, E. von Wahl, M. Mikikian, J. Berndt, S. Ivko, H. Kersten, et al. Plasma properties as function of time in Ar/C2H2 dust-forming plasma. Journal of Physics D: Applied Physics. 53, 135203 (2020).
Y.. Ussenov, L. Hansen, T. Krüger, T.. Ramazanov, H. Kersten Particle formation during deposition of SiOx nanostructured thin films by atmospheric pressure plasma jet. Japanese Journal of Applied Physics. 59, SHHE06 (2020).
Z. Marvi, E. von Wahl, T. Trottenberg, H. Kersten Spatiotemporal sampling of growing nanoparticles in an acetylene plasma. Journal of Applied Physics. 127, 173301 (2020).
J. Schleitzer, V. Schneider, H. Kersten Investigations of the sheath in a dual-frequency capacitively coupled rf discharge by optically trapped microparticles. Physics of Plasmas. 28, 083506 (2021).
J. Drewes, S. Rehders, T. Strunskus, H. Kersten, F. Faupel, A. Vahl In-situ laser light scattering for temporally and locally resolved studies on nanoparticle trapping in a gas aggregation source. Particle & Particle Systems Characterization. 2200112 (2022).