Open-Access-Publikation des Monats

18. Juli 2025

Um den Blick über den Tellerrand anzuregen, wählt die Zentralbibliothek einmal im Monat für den Newsletter des Forschungszentrums Jülich eine Open-Access-Veröffentlichung aus der Publikationsdatenbank JuSER aus.

In der Open-Access-Publikation des Monats Juli 2025 schreiben Dr. Qingguang Xie, Dr. Tian Du, Prof. Christoph Brabec und Prof. Jens Harting vom HI ERN darüber, wie sich winzige kolloidale Partikel, die in Flüssigkeit suspendiert sind, beim Trocknen der Flüssigkeit von selbst zu geordneten Monolagen anordnen können.

Solche geordneten Monolagen kolloidaler Partikel sind entscheidend für zahlreiche Anwendungen, unter anderem in der Optoelektronik, der Oberflächenmodifikation, der Photovoltaik sowie in der Katalyse. Ein gängiger Ansatz zur Selbstorganisation besteht darin, einen dünnen Film einer kolloidalen Suspension auf einem festen Substrat zu trocknen – beispielsweise durch Druck- oder Beschichtungstechnologien. Dieses Verfahren birgt jedoch Herausforderungen wie eine geringe Flächenabdeckung und die ungewollte Bildung mehrerer Lagen.

Die Autoren zeigen mithilfe von Simulationen, dass eine höhere Benetzbarkeit des Substrats zu einer Monolage mit hexagonaler Anordnung der Partikel führt. Umgekehrt bilden sich bei geringer Benetzbarkeit des Substrats nach dem Aufreißen des Films Tropfen, was zur Bildung von Partikelclustern führt. Darüber hinaus zeigen die Autoren, dass eine höhere Benetzbarkeit der Partikel selbst den Einfluss des Substrats abschwächen und die Bildung hochgeordneter Monolagen begünstigen kann. Sie entwickeln theoretische Modelle, mit denen sich der Bedeckungsgrad der Oberfläche vorhersagen lässt – abhängig vom Partikelvolumenanteil, der Anfangsdicke des Films, dem Partikelradius sowie der Benetzbarkeit von Substrat und Partikeln – und bestätigen diese Modelle durch Simulationen.

Ihre Ergebnisse liefern wertvolle Erkenntnisse zur Optimierung des Ablagerungsprozesses bei der Herstellung geordneter Monolagen kolloidaler Partikel.

Original-Publikation

Effect of Particle and Substrate Wettability on Evaporation-Driven Assembly of Colloidal Monolayers
Langmuir 2025, 41, 23, 14995–15003
https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.5c01195

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