ERA-Net: Verbundprojekt: Carbinfilme: Synthese einer neuen Klasse von Kohlenstoffallotropen und neuartige Anwendungen in Sensoren und Biosensoren (CarbyneSense); Teilvorhaben: Carbin-basierte ultrasensitive Sensoren für toxische Gase und zur Detektion von Biomolekülen

Das Vorhaben zielt auf die Herstellung neuartiger Carbyne-Filme mit sensorischen Eigenschaften zum Nachweis von Radikalen, ihre vollständige Charakterisierung und die Demonstration der Verwendung von auf ihnen basierenden Bauteilen als radikalchemische (Bio)Sensoren. Dazu wird ein schlagkräftiges Konsortium mit komplementärem Know-how in den relevanten Forschungsbereichen gebildet. Das russische Forschungsteam hat bei der Entwicklung von Carbyne-Materialien eine führende Rolle gespielt und wird sich auf Synthese und Charakterisierung dieser neuen Materialklasse fokussieren. Das deutsche Team sowie die anderen Partner konzentrieren sich auf die Implementierung dieser Schichten für Sensoranwendungen um damit den Weg für bisher noch nicht nachgewiesene Funktionalitäten dieser noch unerforschten Materialien zu ebnen. Wir prognostizieren enorme technologische Auswirkungen dieser Arbeiten. Zunächst werden die Kenntnisse zu Synthesemethoden und Eigenschaften der Filme konsolidiert und Protokolle zu Synthese und Beschichtung von Oberflächen entwickelt. Damit wird diese neue Klasse von dünnen Schichten erstmals detailliert charakterisiert. Als zweiter Schritt werden Oberflächenmodifikationen von Carbyne-Filmen durchgeführt, wodurch ein breites Spektrum an Eigenschaften dieses Kohlenstoff-Allotrops zugänglich wird. Im dritten Schritt wird eine neue Klasse von ultraminiaturisierten (Bio-)Sensoren mit Carbyne-Strukturen als aktiver Schichten hergestellt und auf ihr Potenzial für höhere Empfindlichkeit und Selektivität für ausgewählte Zielanalyten untersucht. Das deutsche Team konzentriert sich dabei auf die Entwicklung von chemoresistiven Gassensoren und auf die Erforschung der materialseitigen Implementierung von Feldeffekttransistoren für die Biosensorik. Beide Anwendungsszenarien werden enorm wichtige Ergebnisse für Innovationen im Bereich öffentliche Gesundheit, Sicherheitstechnik, medizinische Frühprognose und Vorbeugung von Krankheitsausbrüchen liefern.