Nanoskalige Partikel als Strukturelement von Materialien können unterschiedlichste Funktionen erfüllen. Eine Kontrolle iher räumlichen Anordnung ist dabei eine generelle Herausforderung. Ein grundlegendes Verständnis von Mechanismen zur Anordnung und den Eigenschaften der resultierenden Materialien sind beispielsweise im Hinblick auf hochdichte Informationsspeicherung oder zukünftige elektronische Bauelemente von Interesse. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird als Ansatz zur Anordnung von magnetischen oder elektrisch leitenden Metall- oder Metalloxid-Partikeln deren Anordnung in zweidimensionalen Strukturen über eine funktionelle organische Hülle untersucht. Letzere besteht aus hochverzweigten, funktionalisierten Makromolekülen mit Kern-Schale-Strukturen. Diese Hülle kann zur Synthese von Modellsytemen mit lithografisch, beispielsweise in hydrophile und hydrophobe Bereiche, vorstrukturierten Oberflächen wechselwirken. Parallel wird die Anordnung der Partikel auf unstrukturierten Oberflächen, allein aufgrund der räumlichen Ausdehnung der organischen Hülle, untersucht. Die magnetischen und elektronischen Eigenschaften der vorgenannten Systeme werden studiert. In einem weitergehenden Ansatz wird die gezielte räumliche Anordnung von Metallpartikeln durch spezifische Wechselwirkungen von deren Hülle mit DNA-basierenden zweidimensionalen Templaten untersucht. Letztere werden aus neuartigen DNA-Oligonucleotiden mit Verzweigungen synthetisiert. Durch die EInführung von nanoskaligen Metallpartikeln in Keramiken können deren Eigenschaften gegenüber herkömmlichen Keramiken sowohl hinsichtlich der Verarbeitung als auch der Materialeigenschaften stark verbessert werden. Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollen durch in situ Zersetzung von organometallischen Verbindungen in Polymer- bzw. Kermaikmatrices metallische Nanopartikel erzeugt werden. In einem parallelen Ansatz werden gefüllte Hybridmaterialien bzw. Keramiken durch direktes Einbringen von Metallpartikeln dargestellt. Neben der Charakterisierung der Materialien hinsichtlich der Dispersität, des Bindungszustandes un der lokalen Elementarzusammensetzung werden auch die mechanischen Eigenschaften untersucht.
