2025-03-142025-03-14https://hdl.handle.net/11420/54839Die Chemie an begrenzten Grenzflächen wird von denselben Kräften bestimmt wie im Bulk, aber diese Kräfte manifestieren sich auf unterschiedlichen, oft sehr nichtlinearen Skalen. Das Verständnis und die Kontrolle dieser lokalen Kräfte sind daher entscheidend für den Erfolg oder Misserfolg von Bulk-Prozessen, die von Trennungen über Korrosion bis hin zur Energiespeicherung reichen. Es ist notwendig, die strukturelle Heterogenität im Nanomaßstab mit einschlussbedingten Änderungen des Massen- und Ladungstransports, lokalen elektrischen Feldern und sterischen Effekten unter in operando-Bedingungen zu korrelieren. Das Ziel dieses NSF-DFG-Projekts ist es, mit Hilfe von Einzelpartikel-Dunkelfeldstreuung und oberflächenverstärkter Raman-Mikroskopie Details im Nanobereich über die Grenzflächenchemie und -physik, die den Massen-, Ladungs- und Energietransport in einzelnen Metall-Nanopartikeln/leitfähigen Polymer-Hybriden bestimmen, optisch auszulesen. Die Hypothese des Projekts ist, dass die elektrisch-optische Signaltransduktion und die in operando-Analyse durch Ausnutzung der Ladungstransfer-Plasmonenresonanz erreicht werden kann, die eine eindeutige optische Signatur aufweist und die nur existiert, wenn zwei Metall-Nanopartikel in elektrischen Kontakt gebracht werden. Das Team wird drei Ziele verfolgen: 1) Synthetische Kontrolle der elektronischen Kopplung zwischen Metallkern und Polymerhülle, abgestimmt durch ihre chemische Verknüpfung, durch rationales Design von leitfähigen polymerbeschichteten plasmonischen Nanopartikeln unterschiedlicher Größe, Form und Grenzflächenchemie. 2) Verständnis der zugrundeliegenden Heterogenität des Massen-, Ladungs- und Energietransports in Hybriden aus einzelnen Nanopartikeln und leitfähigen Polymeren unter Verwendung von benutzerdefinierter Dunkelfeldstreuung und oberflächenverstärkter Raman-Streuung. 3) Bestimmung der Leitfähigkeit in verschiedenen nanoskaligen Assemblierungsgeometrien durch Steuerung der Grenzflächenkopplung und Modulation der chemischen Umgebung durch die Entstehung von Ladungstransferplasmonen, die sehr empfindlich auf Abstände im Nano- und Angström-Bereich reagieren.Chemistry at confined interfaces is governed by the same forces as in the bulk, but these forces are manifested at different, often highly nonlinear, scales. Understanding and controlling these local forces are thus critical to the success or failure of bulk processes ranging from separations to corrosion to energy storage. It is necessary to correlate nanoscale structural heterogeneity with confinement‐induced changes in mass and charge transport, local electric fields, and steric effects under in operando conditions. The goal of this NSF‐DFG project is to utilize single-particle dark‐field scattering and surface enhanced Raman microscopy to optically read out nanoscale details about the interfacial chemistry and physics governing mass, charge and energy transport in individual metal nanoparticle/conductive polymer hybrids. The project’s hypothesis is that electrical‐to‐optical signal transduction and in operando analysis can be achieved by exploiting the charge transfer plasmon resonance that has a distinct optical signature and only exists when two metal nanoparticles are brought into electrical contact. The team will pursue three objectives: 1) Synthetically control the electronic coupling between metal core and polymer shell, tuned through their chemical linkage, by rational design of conductive polymer coated plasmonic nanoparticles of different size, shape, and interfacial chemistry. 2) Understand the underlying heterogeneity in mass, charge, and energy transport in single nanoparticle/conductive polymer hybrids using custom dark‐field scattering and surface-enhanced Raman scattering. 3) Determine the conductance in different nanoscale assembly geometries by controlling the interfacial coupling and modulating the chemical environment through the emergence of charge transfer plasmons, which are highly sensitive to nano‐ and Angstrom‐scale distances.