In der Arbeitsgruppe für Photonische Nanomaterialien interessieren wir uns für kolloidale Nanopartikel, die mit Licht wechselwirken und dieses in nutzbare Energie umwandeln. Die Gruppe ist auf die Entwicklung einer synthetischen Toolbox fokussiert, die die Herstellung komplexer, funktionaler Nanokristalle ermöglicht, sowie auf die spektroskopische Untersuchung der Struktur/Eigenschafts-Beziehungen dieser Systeme. Das zentrale Motiv unserer Forschung ist die Grenzfläche am Kontakt von zwei Nanomaterialien. Diese bringt neuartige Eigenschaften hervor, die in den separaten Komponenten nicht beobachtet werden.

Wir haben umfangreiche Forschungen zur Rolle kleiner, atomar definierter Intermediate, sogenannter Magic-Size Cluster, bei der Formkontrolle und Regioselektivität während der Bildung von Nanopartikeln angestellt. Diese ultrakleinen Partikel sind nicht nur interessant als Nanomaterialien mit wohldefinierter Größe, sie dienen auch als Reservoirs, welche die Verteilung und den Fluss von Material während des Nanopartikelwachstums regulieren.

Mit diesen synthetischen Werkzeugen synthetisieren wir Nanopartikel mit einem hohen Grad an Einheitlichkeit. Beispiele dafür sind Nanostäbchen mit einer einzelnen, definierten Spitze und borstenförmige Metall/Halbleiter-Aggregate mit großem Potential für die heterogene Photokatalyse.

Wir nutzen ultraschelle, optische Spektroskopie, um directional Prozesse in diesen komplexen Nanostrukturen zu verfolgen. In diesen Pump/Probe-Experimenten wird die Probe mit einem kurzen Laserpuls gestört und ihre Antwort nach einer variablen Zeitverzögerung mit einem zweiten Puls detektiert. Damit klären wir die Ladungsträgerdynamik an einem Heterointerface auf. Im Falle von CdS/CdTe führen mehrere Faktoren zu einer Lokalisation der Ladungsträger, welche durch chemische Stimuli geschaltet werden kann. Mit einer Kombination von optischer, Röntgen- und Raman-Spektroskopie quantifizieren wir die Ausdehnung von gradierten Materialgrenzflächen auf der Nanometerskala und messen die Delokalisation angeregter Ladungsträgerpaare.