Please use this identifier to cite or link to this item:
http://doi.org/10.25358/openscience-4684Full metadata record
| DC Field | Value | Language |
|---|---|---|
| dc.contributor.author | Haberkorn, Niko | |
| dc.date.accessioned | 2012-09-28T12:27:45Z | |
| dc.date.available | 2012-09-28T14:27:45Z | |
| dc.date.issued | 2012 | |
| dc.identifier.uri | https://openscience.ub.uni-mainz.de/handle/20.500.12030/4686 | - |
| dc.description.abstract | In this thesis, anodic aluminum oxide (AAO) membranes, which provide well-aligned uniform mesoscopic pores with adjustable pore parameters, were fabricated and successfully utilized as templates for the fabrication of functional organic nanowires, nanorods and the respective well-ordered arrays. The template-assisted patterning technique was successfully applied for the realization of different objectives:rnHigh-density and well-ordered arrays of hole-conducting nanorods composed of cross-linked triphenylamine (TPA) and tetraphenylbenzidine (TPD) derivatives on conductive substrates like ITO/glass have been successfully fabricated. By applying a freeze-drying technique to remove the aqueous medium after the wet-chemical etching of the template, aggregation and collapsing of the rods was prevented and macroscopic areas of perfectly freestanding nanorods were feasible. Based on the hole- conducting nanorod arrays and their subsequent embedding into an electron-conducting polymer matrix via spin-coating, a novel routine concept for the fabrication of well-ordered all-organic bulk heterojunction for organic photovoltaic applications was successfully demonstrated. The increased donor/acceptor interface of the fabricated devices resulted in a remarkable increase of the photoluminescence quenching compared to a planar bilayer morphology. Further, the fundamental working principle of the templating approach for the solution-based all-organic photovoltaic device was demonstrated for the first time.rnFurthermore, in order to broaden the applicability of patterned surfaces, which are feasible via the template-based patterning of functional materials, AAO with hierarchically branched pores were fabricated and utilized as templates. By pursuing the common templating process hierarchically polymeric replicas, which show remarkable similarities with interesting biostructures, like the surface of the lotus leaf and the feet of a gecko, were successfully prepared.rnIn contrast to the direct infiltration of organic functional materials, a novel route for the fabrication of functional nanowires via post-modification of reactive nanowires was established. Therefore, reactive nanowires based on cross-linked pentafluorophenylesters were fabricated by utilizing AAO templates. The post-modification with fluorescent dyes was demonstrated. Furthermore, reactive wires were converted into well-dispersed poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) hydrogels, which exhibit a thermal-responsive reversible phase transition. The reversible thermal-responsible swelling of the PNIPAM nanowires exhibited a more than 50 % extended length than in the collapsed PNIPAM state. rnLast but not least, the shape-anisotropic pores of AAO were utilized to uniformly align the mesogens of a nematic liquid crystalline elastomer. Liquid crystalline nanowires with a narrow size distribution and uniform orientation of the liquid crystalline material were fabricated. It was shown that during the transition from the nematic to the isotropic phase the rod’s length shortened by roughly 40 percent. As such these liquid crystalline elastomeric nanowires may find application, as wire-shaped nanoactuators in various fields of research, like lab-on-chip systems, micro fluidics and biomimetics.rn | en_GB |
| dc.description.abstract | Die vorliegende Arbeit beschreibt die Herstellung von mesoporösem, anodisch oxidiertem Aluminiumoxid (engl.: AAO = Anodic Aluminum Oxide) und dessen Anwendung als Templatmaterial für die Herstellung von funktionellen organischen nanoskaligen Stäben, Fasern und Röhren und deren entsprechenden hochgeordneten Ensembles. Der Herstellungsprozess der Template ermöglichte hierbei eine breite Variationsmöglichkeit der Dimensionen der monodispersen Poren und der entsprechenden organischen Replikate. Im Rahmen der Arbeit wurde das templatbasierte Verfahren als präzise Strukturierungsmethode für organische Materialen für unterschiedliche Anwendungen erfolgreich eingesetzt:rnHochgeordnete Nanostab-Ensembles, bestehend aus vernetzten, halbleitenden Triphenylamin- (TPA) und Tetraphenylbenzidin- (TPD) Derivaten, wurden auf leitfähigen Substraten, wie zum Beispiel Indiumzinnoxid-beschichtetem Glas, hergestellt. Die Aggregation der organischen Nanostäbe nach dem nass-chemischen Entfernen des Templats konnte durch Lyophilisation verhindert werden, was die Herstellung von makroskopisch großen Flächen freistehender Nanostab-Ensembles ermöglichte. Basierend auf der Herstellung dieser Nanostab-Ensembles mit lochleitenden Eigenschaften und deren nachfolgende Einbettung in eine elektronenleitende Polymermatrix, wurde ein neues Konzept für die Herstellung einer polymeren Solarzelle mit nanoskalig geordneter Morphologie etabliert. Bei dieser durch einen lösungsbasierten Templatprozess hergestellten Polymersolarzelle ließ sich im Vergleich zu einem konventionellen planaren Zweischichtaufbau eine deutliche verbesserte Fluoreszenzauslöschung detektieren und die prinzipielle Funktionsweise einer solchen Zelle konnte zum ersten Mal erfolgreich demonstriert werden.rnDes Weiteren wurde poröses Aluminiumoxid mit hierarchisch verzweigten Poren hergestellt, Diese wurden als Templat für die Synthese von hierarchisch strukturierten Polymeroberflächen mit struktureller Verwandtschaft zu biologischen Oberflächen, wie zum Beispiel der des Lotusblattes oder des Geckofußes, verwendet.rnAußerdem wurde als alternative Methode zu der direkten Befüllung der Templatporen mit funktionellen organischen Materialen eine neue vielseitige Syntheseroute zur Herstellung von funktionellen organischen Nanostäben etabliert. Hierzu wurden zunächst reaktive Nanostäbe, basierend auf vernetzten Pentafluorophenylestern, durch einen AAO-Templatprozess hergestellt, welche nachfolgend chemisch modifiziert werden konnten. Die reaktiven Nanostäbe wurden unter anderem mit Fluoreszenzfarbstoffen modifiziert und mittels konfokaler Laser-Rastermikroskopie visualisiert. Außerdem erfolgte die nachträgliche chemische Modifizierung zu nanostabförmigen Poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) Hydrogelen. Initiiert durch den thermoresponsiven Phasenübergang von PNIPMA Hydrogelen in wässrigem Medium, konnten reversible Längenausdehnungen durch Quellung der Nanostäbe von bis zu 50% erzielt werden.rnIn einem weiteren Projekt wurden die zylindrischen, formanisotropen Poren der AAO Template dazu genutzt um flüssigkristalline nanostabförmige Elastomere mit einer homogenen Mesogenausrichtung zugänglich zu machen. Diese so hergestellten monodispersen Nanostäbe ließen sich gezielt durch einen thermischen Übergang von der nematischen in die isotrope Phase in ihrer Länge reversibel bis zu 40% kontrahieren und sind daher für die Anwendung als stabförmige Nanoaktuatoren von Interesse. rn | de_DE |
| dc.language.iso | eng | |
| dc.rights | InCopyright | de_DE |
| dc.rights.uri | https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/ | |
| dc.subject.ddc | 540 Chemie | de_DE |
| dc.subject.ddc | 540 Chemistry and allied sciences | en_GB |
| dc.title | Template-assisted patterning of functional polymers | en_GB |
| dc.type | Dissertation | de_DE |
| dc.identifier.urn | urn:nbn:de:hebis:77-32238 | |
| dc.identifier.doi | http://doi.org/10.25358/openscience-4684 | - |
| jgu.type.dinitype | doctoralThesis | |
| jgu.type.version | Original work | en_GB |
| jgu.type.resource | Text | |
| jgu.description.extent | 152 S. | |
| jgu.organisation.department | FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch. | - |
| jgu.organisation.year | 2010 | |
| jgu.organisation.number | 7950 | - |
| jgu.organisation.name | Johannes Gutenberg-Universität Mainz | - |
| jgu.rights.accessrights | openAccess | - |
| jgu.organisation.place | Mainz | - |
| jgu.subject.ddccode | 540 | |
| opus.date.accessioned | 2012-09-28T12:27:45Z | |
| opus.date.modified | 2012-09-28T12:48:30Z | |
| opus.date.available | 2012-09-28T14:27:45 | |
| opus.subject.dfgcode | 00-000 | |
| opus.subject.other | anodisch oxidiertes Aluminiumoxid , nanoporöse Template , polymere Solarzellen , lochleitende Nanostab-Ensembles , reaktive Nanofasern | de_DE |
| opus.subject.other | anodic aluminum oxide , nanoporous templates , well-ordered bulk heterojunctions solar cells , hole-conducting nanorod arrays , reactive nanowires | en_GB |
| opus.organisation.string | FB 09: Chemie, Pharmazie und Geowissenschaften: Institut für Organische Chemie | de_DE |
| opus.identifier.opusid | 3223 | |
| opus.institute.number | 0905 | |
| opus.metadataonly | false | |
| opus.type.contenttype | Dissertation | de_DE |
| opus.type.contenttype | Dissertation | en_GB |
| jgu.organisation.ror | https://ror.org/023b0x485 | |
| Appears in collections: | JGU-Publikationen | |
