Nano- and microparticles

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

S. Bornholdt, M. Wolter, H. Kersten Characterization of an atmospheric pressure plasma jet for surface modification and thin film deposition. The European Physical Journal D. 60, 653-660 (2010).
M. Wolter, I. Levchenko, H. Kersten, S. Kumar, K(. Ostrikov Disentangling fluxes of energy and matter in plasma-surface interactions: Effect of process parameters. Journal of Applied Physics. 108, 053302 (2010).
M. Quitzau, M. Wolter, V. Zaporojtchenko, H. Kersten, F. Faupel Modification of polyethylene powder with an organic precursor in a spiral conveyor by hollow cathode glow discharge. The European Physical Journal D. 58, 305-310 (2010).
D. Lundin, M. Stahl, H. Kersten, U. Helmersson Energy flux measurements in high power impulse magnetron sputtering. Journal of Physics D: Applied Physics. 42, 185202 (2009).
M. Mikikian, S. Labidi, E. von Wahl, JF. Lagrange, T. Lecas, V. Massereau-Guilbaud, et al. Optical diagnostics of dusty plasmas during nanoparticle growth. Plasma Physics and Controlled Fusion. 59, 014034 (2017).
M. Mikikian, S. Labidi, E. von Wahl, J.. Lagrange, T. Lecas, V. Massereau-Guilbaud, et al. Plasma response to nanoparticle growth. In: INTERNATIONAL CONFERENCE FOR SCIENCE EDUCATORS AND TEACHERS (ISET) 2017: Proceedings of the 5th International Conference for Science Educators and Teachers (ISET) 2017. Phuket, Thailand: Author(s); 2018.
J. Röpcke, D. Loffhagen, E. von Wahl, AS. Nave, S. Hamann, J-. van Helden, et al. On improved understanding of plasma-chemical processes in complex low-temperature plasmas. The European Physical Journal D. 72 (2018).
A. Hinz, E. von Wahl, F. Faupel, T. Strunskus, H. Kersten Nanoparticle forming reactive plasmas: A multidiagnostic approach. The European Physical Journal D. 72 (2018).
O. Polonskyi, AM. Ahadi, T. Peter, K. Fujioka, JW. Abraham, E. Vasiliauskaite, et al. Plasma based formation and deposition of metal and metal oxide nanoparticles using a gas aggregation source. The European Physical Journal D. 72 (2018).
S. Gauter, F. Haase, P. Solař, O. Kylián, P. Kúš, A. Choukourov, et al. Calorimetric investigations in a gas aggregation source. Journal of Applied Physics. 124, 1-10 (2018).

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