In dieser Arbeit wurden mit Hilfe einer Kombination aus „metal assisted chemical etching“ (MACE) und Polystyrol-Nanopartikel-Lithographie, Säulen-strukturierte Siliziumoberflächen mit verschiedenen Säulendurchmessern und –längen, wie auch unterschiedlichen Säulenabständen, synthetisiert. Das im Anschluss durchgeführte Elektropolier-Verfahren verhalf dabei, die durch den MACE-Prozess erhöhte Oberflächendefektdichte (DSS) zu reduzieren. Dieses Verfahren wurde von in situ Photolumineszenzmessungen unterstützt. Eine im Anschluss an das Elektropolierverfahren durchgeführte Methylpassivierung erwies sich als notwendig, um den Zustand der reduzierten DSS für einen längeren Zeitraum an Luft stabil zu halten. Die elektropolierten und methylpassivierten Oberflächen wurden als Substrate in Kombination mit dem leitfähigen Polymer PEDOT:PSS für die Herstellung von Hybridsolarzellen verwendet. Im Vergleich zu Zellen deren strukturierte Oberfläche nicht zuvor elektropoliert worden ist, kam es bei den zusätzlich elektropolierten Zellen zu einer Effizienzverbesserung und einer Erhöhung des Kurzschlussstroms (JSC). Elektrochemische Verfahren zur Veränderung der Säulen-Morphologie sind in dieser Arbeit ebenfalls untersucht worden. Um eine strukturierte Oberfläche auch in anderen Bereichen, wie etwa der Biosensorik, verwenden zu können, bedarf es neben der Methylpassivierung weiterer Formen der Funktionalisierung. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Syntheseweg entwickelt, der es ermöglicht direkt an das Siliziumsubstrat gebundene Hydroxylgruppen zu erhalten, ohne dass es zu einer Bildung von intermediären Oxidschichten zwischen Substrat und den Hydroxylgruppen kommt. Diese wurden anschließend mit verschiedenen Silanen umgesetzt, um organische Gruppen an die Oberfläche zu binden. Die gebundenen Silanderivate können im Folgenden weiter modifiziert werden, um die selektive Anbindung von Biomolekülen zu ermöglichen. / Within this work, the “metal assisted chemical etching” (MACE) technique was combined with shadow nanosphere lithography to fabricate nanowire structured Si surfaces with different wire lengths and diameters. Electropolishing procedures subsequent to the wire growth resulted in a reduction of the surface defect density (DSS). The electropolishing procedure was directly monitored with the help of in situ photoluminescence spectroscopy. Previous works already observed a full and air stable surface passivation of flat Si surfaces by methylation. Also in the present work, the nanowire surfaces were methylated after the electropolishing procedure to preserve the reduced DSS. To determine the impact of this method on the solar cell performance, the electropolished and methylated surfaces were combined with the conductive polymer PEDOT:PSS. It revealed that the cells with the electropolished substrates exhibit a higher efficiency and an increased short circuit current (JSC). Different electrochemical procedures to change the wire morphology after the structuring have been investigated as well. To use the Si substrates for applications such as biosensing, different passivation/functionalization techniques besides the methylation are required. In this thesis, a new functionalization procedure was developed to obtain air stable hydroxyl groups that are directly bound to the Si substrate without an intervening oxide layer. To demonstrate the possibility to use these hydroxyl groups in the same way as the hydroxyl groups present on a Si oxide layer, further modifications with different silane species, such as APTES and AMMS, were conducted. In order to generate a more selective anchor group, the bound APTES molecules were further modified by a maleimide derivative, which allow for the selective binding of thiol-containing molecules.

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A class of novel nickel cobalt oxide hollow nanosponges were synthesized through a sodium borohydride reduction strategy. Due to their porous and hollow nanostructures, and synergetic effects between their components, the optimized nickel cobalt oxide nanosponges exhibited excellent catalytic activity towards oxygen evolution reaction.

Die Herstellung von ultradünnen Germaniumdioxidfilmen auf Metallsubstraten ist erstmals erfolgreich gelungen. Die Filmstruktur konnte mittels oberflächensensitiven Techniken mit atomarer Präzision und chemischer Sensitivität aufgelöst werden. Zur Untersuchung werden STM-Bilder analysiert und durch niederenergetische Elektronenbeugung (LEED), eine dynamischen LEED-Studie und extern ausgeführte Dichtefunktionaltheorieberechnungen (DFT) ergänzt. In dieser Arbeit werden atomar aufgelöste Rastertunnelmikroskopiebilder (STM) von ultradünnen Germaniumdioxid- und Siliziumdioxidfilmen direkt verglichen. Ziel der Analyse ist es, den Einfluss des Metallsubstrats auf die Struktur von Oxidfilmen zu untersuchen. Zu diesem Zweck werden ultradünne Germaniumdioxid-Filme auf Ru(0001), Pt(111) und Au(111) abgeschieden und mit Siliziumdioxid-Filmen auf verschiedenen Substraten verglichen, die in früheren Studien untersucht wurden. Germaniumdioxid und Siliziumdioxid sind eng miteinader verknüpft. Hierbei sind Struktur und chemische Eigenschaften als äquivalent anzusehen. Es wurden drei verschiedene Netzwerkstrukturen aufgeklärt: Monolagen-, Zickzack- und Bilagenfilme. Die einzelnen Bausteine in diesen Filmsystemen bestehen aus verzerrten Tetraedern, in denen ein Germaniumatom von vier Sauerstoffatomen umgeben ist. Benachbarte Tetraeder sind durch Ge-O-Ge-Bindungen miteinander verknüpft und binden im Fall der Monolagenfilme an das darunterliegende Metallsubstrat. In Bilagenfilmen hingegen gibt es keine chemischen Bindungen zum Substrat, wodurch die Filmstruktur flexibler wird. Durch Variation der Herstellungsbedingungen kann man rein kristalline, amorphe oder Phasen mittlerer Ordnung erhalten. Es ist wichtig hervorzuheben, dass der amorphe Germaniumdioxid-Bilagenfilm ein neues amorphes zweidimensionales Material darstellt. / The preparation of metal-supported ultrathin films of germanium dioxide, termed also germania, has been successfully achieved for the first time. The structure of the films is elucidated with atomic precision and chemical sensitivity using surface science techniques. The investigation is performed by analyzing STM images and is complemented by low-energy electron diffraction (LEED) patterns, a dynamical LEED study, and external support from density functional theory (DFT) calculations. In this work, we compare side-by-side atomically-resolved scanning tunneling microscopy (STM) images of ultrathin films of germania and silica. The analysis aims to investigate the impact of the metal support on the structure of oxide films. For that purpose, ultrathin germania films are grown on Ru(0001), Pt(111) and Au(111), and compared with previously reported silica ultrathin films supported on different substrates. Germania has been widely associated with silica since they are considered to be structural and chemical equivalent materials. Three main network structures have been characterized: monolayer, zigzag and bilayer films. In all systems, the building block consists of a distorted tetrahedron with a germanium atom surrounded by four oxygen atoms. Adjacent tetrahedra connect to each other through Ge-O-Ge bonds and, in the case of the monolayer films, they also bind to the metal support. Conversely, in bilayer films there are no chemical bonds to the metal substrate, thus providing more flexibility to the film structure. Through a meticulous control of the preparation conditions one can obtain a purely crystalline phase, an amorphous one, or one with intermediate order. It is important to highlight that the amorphous germania bilayer film represents a new 2-dimensional amorphous material.

Wood Plastic Composites (WPC) bilden eine inzwischen beträchtlich wachsende Produktgruppe der Naturfaserverbundwerkstoffe. Diese kombinieren vorteilhafte anwendungstechnische Eigenschaften mit vergleichsweise kostengünstiger Verfügbarkeit. Derzeit sucht die europäische WPC-Industrie intensiv nach neuen Anwendungsbereichen, die für diese Werkstoffgruppe geeignet sind. Anwendungen von Spritzgießteilen aus WPC, z.B. in der Automobil- oder Möbelindustrie, könnten die jährliche Produktion enorm erhöhen. Hierfür müssten jedoch auch die Eigenschaften die hohen Erwartungskriterien erfüllen.Eine Vielzahl vorgängiger Arbeiten zeigt starke Abhängigkeit der Eigenschaften der WPC von der Art und der Morphologie der Holzfaser, der Kunststoffmatrix, dem Zuschlag von Additiven und der Folge daraus von den Verarbeitungsparameter. Das Ziel der vorliegenden Arbeit liegt in der Suche nach Zusammenhängen zwischen der systematischen Rezepturvariation, den Eigenschaften des Verbundes und der Verarbeitungsgüte beim Compoundieren und Spritzgießen von WPC. Die Fließeigenschaften werden in Abhängigkeit definierter Rezepturparameter quantitativ erfasst. Systematische Rezepturvariationen zur Wasseraufnahme und zum Einfluss von Additiv-Wachsen werden ebenfalls im Rahmen dieser Arbeit analysiert. Nicht zuletzt werde untersucht, wie verschiedene Verarbeitungstechnologien (Direktextrusion, Extrusion aus fertigen Compounds und Spritzgießen) die Eigenschaften von WPC mit vergleichbarer Zusammensetzung beeinflussen.

In this work, photocatalytic bismuth vanadate microparticles of different morphologies were investigated as artificial single.component microswimmers. In the first chapter, the motion mechanism as well as influence factors on the motion behavior such as solution pH and solution conductivity, hydrogen peroxide fuel concentration and decomposition kinetics and the surface charge of the particles were studied in detail. Furthermore, fluid flow profiles around the particles were determined. In the following chapter, interactions between the microswimmers were studied and exploited to create active assemblies that can be used to integrate multiple functionalities in one assembly. Eventually, alternative propulsion mechanisms besides hydrogen peroxide fuel decomposition were studied. The presented approaches include the catalysis of an organic oxidation and photoreduction of noble metals onto the particles, which proved to increase their catalytic activity and enabled propulsion of the modified microswimmers in pure water.:Acknowledgments III List of Abbreviations V 1. Introduction 1 2. Fundamentals of Photocatalysis and Active Matter 5 2.1. Photocatalysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.1.1. Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.1.2. Processes in Semiconductor Photocatalysis . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.1.3. Properties of Bismuth Vanadate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.1.4. Photocatalytic H2O2 decomposition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.2. Active Matter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.2.1. Motion at the Microscale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.2.2. Mechanisms of Catalytic Active Motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.2.3. Light-Driven Active Motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.2.4. Origin of Asymmetry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3. Aim and Motivation 27 4. Results and Discussion 29 4.1. Microparticle Synthesis und Characterization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4.1.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4.1.2. Syntheses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4.1.3. Characterization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 4.1.4. Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.2. Motion Studies and Mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 4.2.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 4.2.2. Characterization of Active Motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4.2.3. Influence of Experimental Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 4.2.4. Adjustment of Motion Mode by pH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 4.2.5. Flow Fields Around Single Crystalline Microparticles . . . . . . . . . . . 73 4.2.6. Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 4.3. Interactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 4.3.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 4.3.2. Interactions Between BiVO4 Microswimmers . . . . . . . . . . . . . . . 83 4.3.3. Interactions between Spheroidal Microswimmers . . . . . . . . . . . . . 84 4.3.4. Surface Modification of Spheroidal Microswimmers . . . . . . . . . . . . 88 4.3.5. Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 4.4. Towards Alternative Propulsion Reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 4.4.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 4.4.2. Oxidation of Dibenzylamine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 4.4.3. Photodeposition of Metals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 4.4.4. Towards Propulsion in Pure Water . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 4.4.5. Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 5. Summary and Final Remarks 103 6. Experimental Details 113 6.1. Syntheses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 6.1.1. Microparticle Synthesis and Characterization . . . . . . . . . . . . . . . 113 6.1.2. Motion Studies and Mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 6.1.3. Interactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 6.1.4. Towards Alternative Propulsion Reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 6.2. Apparatus and Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 6.2.1. Scanning Electron Microscopy (SEM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 6.2.2. Transmission Electron microscopy (TEM) . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 6.2.3. Nitrogen physisorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 6.2.4. Gas Chromatography (GC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 6.2.5. Powder X-ray Crystallography (XRD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 6.2.6. Absorption Spectroscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 6.2.7. Fluorescence Spectroscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 6.2.8. Zeta Potential Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 6.2.9. Fluorescence Microscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 6.2.10. Light Microscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 A. Appendix 123 Bibliography 139 List of Publications 149 Erklärung 151

Die Samenausbreitung ist eine entscheidende Phase im Lebenszyklus von Pflanzen. Verschiedene Mechanismen haben sich entwickelt, um eine erfolgreiche Keimung zukünftiger Generationen sicherzustellen. Diese schließen die Selbstverbreitung von Samen durch hygroskopische Bewegung von Grannen neben der Verbreitung durch Wind, Wasser oder Tiere ein. Das Verständnis der Struktur-Funktions-Beziehung ist sowohl für das Verstehen, wie sich Pflanzen an spezifische Umweltbedingungen anpassen können, als auch für die potenzielle Entwicklung biomimetischer Anwendungen wichtig. Diese Dissertation konzentriert sich auf die Ausbreitung von Taubem Hafer (Avena sterilis) und zielt darauf ab, die komplexe Bewegung der Grannen zu charakterisieren. Dies wird erreicht, indem die Zellwandstruktur und -zusammensetzung, welche die Bewegung antreiben, mit einer Reihe von komplementären mikroskopischen und spektroskopischen Methoden analysiert werden. / Seed dispersal is a crucial stage in the life cycle of plants. Different mechanisms have evolved to ensure successful germination of future generations. This includes the self-dispersal of seeds by hygroscopic movement of awns among dispersal by wind, water, or animals. Understanding the structure-function relationship is important to comprehend how plants can adapt to specific environmental conditions and also for potential development of biomimetic applications. This thesis focuses on the dispersal of wild oats (Avena sterilis) and aims to characterize the complex movement of the awns by analyzing the cell wall structure and composition that drives the motion with a range of complementary microscopic and spectroscopic methods.

Lumineszenzmessungen und Lumineszenz-Bildgebung spielen in den Biowissenschaften eine wichtige Rolle und ermöglichen den Nachweis und die Detektion von biomolekularen Wechselwirkungen und Analyten, die selbst keine intrinsische Farbe und / oder Lumineszenz aufweisen. Ein vielversprechender Ansatz ist die Verwendung von im Nahinfrarot (NIR) anregbaren, mehrfarbig emittierenden Aufkonversions-Nanokristallen (UCNPs) wie mit Yb3+ und Er3+ dotierten NaYF4-Nanopartikeln. Diese Nanopartikel können als Lumineszenzreporter oder Energiedonoren (Nanolampen) für die Anregung von Analyt-sensitiven Sonden benutzt werden. In dieser Arbeit, die den Aufbau eines selbstreferenzierten UCNP-basierten Sensors für die Ermittlung von pH-Werten als Ziel hatte, wurden beide Sensorkomponenten gezielt ausgewählt, synthetisiert und spektroskopisch charakterisiert. Dies beinhaltete i) UCNPs mit unterschiedlichen Größen, Partikelarchitekturen und Oberflächenfunktionalisierungen oder -beschichtungen und ii) Rosamin-Farbstoffe mit Absorptions- und Emissionseigenschaften, die für die gewünschte Kombination mit UCNPs geeignet sind. Des Weiteren wurde eine umfassende Untersuchung der chemischen Stabilität von unterschiedlich oberflächenfunktionalisierten und beschichteten UCNPs in biologisch relevanten Puffern durchgeführt. Für die schnelle Ermittlung der UCNP-Stabilität wurde eine einfache optische Überwachungsmethode zum Nachweis der Partikeldisintegationentwickelt, die die Abhängigkeit der UC-Lumineszenz und ihrer Lebensdauer von der Partikelgröße und Oberfläche ausnutzt. Im letzten Teil der Doktorarbeit wurden pH-Sensorfilme und Nanosensoren durch die Kombination der optimierten Yb3+, Er3+-co-dotierten UCNPs mit den pH-sensitiven Rosaminfarbstoffen als Energie-Akzeptoren unter Verwendung eines einfachen inneren Filters (Reabsorption) oder eines RET – Sensorkonzept konstruiert. / Luminescence sensing and imaging play an important role in the life sciences, enabling the detection and monitoring of biomolecular interactions and molecular targets that have no intrinsic colour and/or luminescence even in complex biological samples. A very promising approach presents the utilization of near-infrared (NIR) excitable multi-colour emissive upconversion nanocrystals (UCNPs) like NaYF4 nanoparticles doped with Yb3+ and Er3+ as luminescent reporters and as energy donors or “nanolamps” for the excitation of analyte-responsive probes. In this work, aiming at the design of self-referenced UCNP-based sensors for pH, both sensor components were rationally designed, synthesized, and spectroscopically characterized. This included i) UCNPs with different sizes, architectures, and surface chemistries or coatings and ii) rosamine dyes with absorption and emission properties adapted to the UC emission of the NaYF4: Yb3+, Er3+-doped UCNPs. Additionally, an extensive study of the chemical stability of differently surface functionalized and coated UCNPs in biologically relevant buffers was performed. To simplify stability monitoring, an optical monitoring method was developed for the detection of particle disintegration utilizing the size and environment dependence of the UC emission intensity and decay kinetics. Finally, pH sensor films and nanosensors were constructed by combining the initially optimized Yb3+, Er3+ co-doped UCNPs with pH-responsive rosamine dyes acting as energy acceptors utilizing a simple inner filter (reabsorption)- and a RET-based sensor concept.

Colloidal semiconductor quantum dots (QDs) have gained substantial interest as adjustable, bright and spectrally tunable fluorophores in the past decades. Besides their in-depth analyses in the scientific community, first industrial applications as color conversion and color enrichment materials were implemented. However, stability and processability are essential for their successful use in these and further applications. Methods to embed QDs into oxides or polymers can only partially solve this challenge. Recently, our group introduced the embedding of QDs into ionic salts, which holds several advantages in comparison to polymer or oxide-based counterparts. Both gas permeability and environmental-related degradation processes are negligible, making these composites an almost perfect choice of material. To evaluate this new class of QD-salt mixed crystals, a thorough understanding of the formation procedure and the final composites is needed. The present work is focused on embedding both aqueous-based and oil-based metal-chalcogenide QDs into several ionic salts and the investigations of their optical and chemical properties upon incorporation into the mixed crystals. QDs with well-known, reproducible and high-quality synthetic protocols are chosen as emissive species. CdTe QDs were incorporated into NaCl as host matrix by using the straightforward "classical" method. The resulting mixed crystals of various shapes and beautiful colors preserve the strong luminescence of the incorporated QDs. Besides NaCl, also borax and other salts are used as host matrices. Mercaptopropionic acid stabilized CdTe QDs can easily be co-crystallized with NaCl, while thioglycolic acid as stabilizing agent results in only weakly emitting powder-like mixed crystals. This challenge was overcome by adjusting the pH, the amount of free stabilizer and the type of salt used, demonstrating the reproducible incorporation of highest-quality CdTe QDs capped with thioglycolic acid into NaCl and KCl salt crystals. A disadvantage of the "classical" mixed crystallization procedure was its long duration which prevents a straightforward transfer of the protocol to less stable QD colloids, e.g., initially oil-based, ligand exchanged QDs. To address this challenge, the "Liquid-liquid-diffusion-assisted-crystallization" (LLDC) method is introduced. By applying the LLDC, a substantially accelerated ionic crystallization of the QDs is shown, reducing the crystallization time needed by one order of magnitude. This fast process opens the field of incorporating ligand-exchanged Cd-free QDs into NaCl matrices. To overcome the need for a ligand exchange, the LLDC can also be extended towards a two-step approach. In this modified version, the seed-mediated LLDC provides for the first time the ability to incorporate oil-based QDs directly into ionic matrices without a prior phase transfer. The ionic salts appear to be very tight matrices, ensuring the protection of the QDs from the environment. As one of the main results, these matrices provide extraordinary high photo- and chemical stability. It is further demonstrated with absolute measurements of photoluminescence quantum yields (PL-QYs), that the PL-QYs of aqueous CdTe QDs can be considerably increased upon incorporation into a salt matrix by applying the "classical" crystallization procedure. The achievable PL enhancement factors depend strongly on the PL-QYs of the parent QDs and can be described by the change of the dielectric surrounding as well as the passivation of the QD surface. Studies on CdSe/ZnS in NaCl and CdTe in borax showed a crystal-induced PL-QY increase below the values expected for the respective change of the refractive index, supporting the derived hypothesis of surface defect curing by a CdClx formation as one main factor for PL-QY enhancement. The mixed crystals developed in this work show a high suitability as color conversion materials regarding both their stability and spectral tunability. First proof-of-concept devices provide promising results. However, a combination of the highest figures of merit at the same time is intended. This ambitious goal is reached by implementing a model-experimental feedback approach which ensures the desired high optical performance of the used emitters throughout all intermediate steps. Based on the approach, a white LED combining an incandescent-like warm white with an exceptional high color rendering index and a luminous efficacy of radiation is prepared. It is the first time that a combination of this highly related figures of merit could be reached using QD-based color converters. Furthermore, the idea of embedding QDs into ionic matrices gained considerable interest in the scientific community, resulting in various publications of other research groups based on the results presented here. In summary, the present work provides a profound understanding how this new class of QD-salt mixed crystal composites can be efficiently prepared. Applying the different crystallization methods and by changing the matrix material, mixed crystals emitting from blue to the near infrared region of the electromagnetic spectrum can be fabricated using both Cd-containing and Cd-free QDs. The resulting composites show extraordinary optical properties, combining the QDs spectral tunability with the rigid and tight ionic matrix of the salt. Finally, their utilization as a color conversion material resulted in a high-quality white LED that, for the first time, combines an incandescent-like hue with outstanding optical efficacy and color rendering properties. Besides that, the mixed crystals offer huge potential in other high-quality applications which apply photonic and optoelectronic components.

Multi-metallic aerogels have recently emerged as a novel and promising class of unsupported electrocatalyst materials due to their high catalytic activity and improved durability for various electrochemical reactions. Aerogels can be prepared by a spontaneous one-step gelation process, where the chemical co-reduction of metal precursors and the prompt formation of nanochain-containing hydrogels, as a preliminary stage for the preparation of aerogels, take place. However, detailed knowledge about the homogeneity and chemical distribution of these three-dimensional Pd–Pt aerogels at the nano-scale as well as at the macro-scale is still unclear. Therefore, we used a combination of spectroscopic and microscopic techniques to obtain a better insight into the structure and elemental distribution of the various Pd-rich Pd–Pt aerogels prepared by the spontaneous one-step gelation process. Synchrotron-based extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) spectroscopy and high-angle annular dark-field (HAADF) scanning transmission electron microscopy (STEM) in combination with energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) were employed in this work to uncover the structural architecture and chemical composition of the various Pd-rich Pd–Pt aerogels over a broad length range. The Pd80Pt20, Pd60Pt40 and Pd50Pt50 aerogels showed heterogeneity in the chemical distribution of the Pt and Pd atoms inside the macroscopic nanochain-network. The features of mono-metallic clusters were not detected by EXAFS or STEM-EDX, indicating alloyed nanoparticles. However, the local chemical composition of the Pd–Pt alloys strongly varied along the nanochains and thus within a single aerogel. To determine the electrochemically active surface area (ECSA) of the Pd–Pt aerogels for application in electrocatalysis, we used the electrochemical CO stripping method. Due to their high porosity and extended network structure, the resulting values of the ECSA for the Pd–Pt aerogels were higher than that for a commercially available unsupported Pt black catalyst. We show that the Pd–Pt aerogels possess a high utilization of catalytically active centers for electrocatalytic applications based on the nanostructured bimetallic framework. Knowledge about the homogeneity and chemical distribution of the bimetallic aerogels can help to further optimize their preparation by the spontaneous one-step gelation process and to tune their electrocatalytic reactivity.