Assembly of nanoparticles provides effective building blocks for physical, chemical and biological systems which have surprisingly collective intrinsic physical properties. One-dimensional nanomaterials are one of the most spectacular and promising candidates for technological application in the field of nanotechnology. Single-walled carbon nanotubes represent an anisotropic and perfectly one-dimensional group of nanomaterials with extraordinary electronic, mechanical, chemical and thermal properties. Usually, such nanoparticles are dispersed in solution, and for any application it’s necessary to bring them on the surface in an organized way. However, to exploit its full potential and to ensure efficient scale-up, self assembly of such nanoparticles is absolutely essential. The aim of this work is to develop new strategies for alignment by self assembly of such one-dimensional nanomaterials like carbon nanotubes using combination of different conventional techniques.
This includes a functionalization study with new strategy for hybrid bio-functionalization of carbon nanotubes which could have potential application in drug delivery, genetic engineering and biosensors. The possibility to make hybrid structure functionalization by attaching ss-DNA backbone to the positively charged head group of a cationic surfactant by ionic interaction is demonstrated. Localization of nanoparticles at liquid-liquid interfaces by manipulating the particle surface energy is an upcoming area with great potential for research and opens a window to fabricate self assembled interfacial structured hybrid materials with unique properties. In this direction, a strategy for alignment of carbon nanotubes at liquid-liquid interfaces using dielectrophoresis is also investigated. Finally, a new and unique strategy for large scale alignment of carbon nanotubes is presented by combing dielectrophoresis during Langmuir-Blodgett assembly process. The degree of alignment is verified using polarized micro Raman spectroscopy and direction dependent electrical conductivity measurements. / Die Assemblierung von Nanopartikeln liefert effektive Bausteine für physikalische, chemische und biologische Systeme, welche erstaunliche kollektive und spezifische Eigenschaften aufweisen. Eindimensionale Nanopartikel sind mitunter die spektakulärsten und vielversprechendsten Materialien für technologische Anwendungen im Feld der Nanotechnologie. Einzelwand-Kohlenstoffnanoröhren stellen eine Gruppe von anisotropen und perfekt eindimensionalen Nanopartikeln mit außergewöhnlichen elektronischen, mechanischen, chemischen und thermischen Eigenschaften dar. Im Allgemeinen befinden sich solche Nanopartikel in gelöster Form. Für alle Arten der Anwendung müssen diese notwendigerweise in organisierter Weise auf Oberflächen abgeschieden werden. Um ihr volles Potential auszuschöpfen und eine effiziente Hochskalierbarkeit zu erreichen, ist eine Self Assembly solcher Objekte zwingend erforderlich.
Ziel dieser Arbeit ist es, neue Strategien für Ausrichtung und Self Assembly von eindimensionalen Nanopartikeln wie Kohlenstoffnanoröhren mit einer Kombination von konventionellen Techniken zu entwickeln. Dies beinhaltet eine Funktionalisierungsstudie mit neuer Strategie für hybrid-bio-Funktionalisierung von Kohlenstoffnanoröhren, welche eine potentielle Anwendungsmöglichkeit in der Medikamentenverabreichung, Gentechnik und Biosensoren darstellt. Die Möglichkeit hybride Struktur Funktionalisierung durch Anfügen von ss-DNA-Rückgrat der positiv geladenen Kopf Gruppe der kationischen Tensiden durch Ionische Wechselwirkung wird demonstriert. Eine Anreicherung von Flüssigkeits-Flüssigkeits-Grenzflächen mit Nanopartikeln durch Kontrolle der Partikel Oberflächenenergie ist ein neus Forschungsgebiet mit großem Potential für die Forschung, welche, die Möglichkeit eröffnet, selbst-organisierte, grenzflächenstrukturierte Hybridmaterialien mit einzigartigen Eigenschaften herzustellen. Anknüpfend hieran wird auch eine Strategie zur Ausrichtung von Kohlenstoffnanoröhren an Grenzflächen mittels Dielektrophorese untersucht. Letztlich wird eine neuentwickelte, einzigartige Strategie zur großflächigen Ausrichtung von Kohlenstoffnanoröhren vorgestellt, welche auf einer Kombination von Dielektrophorese und Langmuir-Blodgett-Technik durch gleichzeitige Anwendung im Anordnungsprozess beruht. Der Grad der Ausrichtung ist mit polarisierten Mikro Raman-Spektroskopie und Richtung abhängige elektrische Leitfähigkeit Messungen überprüft.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa.de:bsz:14-qucosa-203279 |
| Date | 23 June 2016 |
| Creators | Majumder, Anindya |
| Contributors | Technische Universität Dresden, Fakultät Maschinenwesen, Prof. Dr. Gianaurelio Cuniberti, Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Karlheinz Bock, Privat Doz. Heidemarie Schmidt |
| Publisher | Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
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