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Karriere

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Nanostrukturen und optische Materialien

Wichtige Ziele der Nanowissenschaften sind neue Materialien und Bauelemente. Diese können bekannte physikalische Phänomene ausnutzen, die durch die Nanostrukturierung verbessert werden, oder ganz neue Prinzipien anwenden. Neue Materialien – physikalische Phänomene – neue Prinzipien, in diesem Spannungsfeld bewegen wir uns mit unseren Forschungsprojekten. Unsere Interessensgebiete sind
•   Photonische Kristalle, insbesondere künstliche Opale
•   Hierarchische Materialien
•   Selbstassemblierung and Selbstorganisation
•   Gerichtete Selbstassemblierung
•   Alternative Prinzipien für Solarzellen, Grätzelzellen

Frank Marlow

Priv. Doz. Dr. Frank Marlow

Vita Publikationen Vorlesungen Funktionen Gruppenseminar

Since 1999: Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung in Mülheim/Ruhr
1999: Habilitation an der Freien Universität Berlin
1998–1999: Forschungsaufenthalt an der Universität von Kalifornien, Santa Barbara
1991–1998: Zentrum für heterogene Katalyse und Institut für Angewandte Chemie in Berlin-Adlershof
1988–1991: Zentralinstitut für Physikalische Chemie in Berlin
1988: Promotion
1986: Diplom
1981–1986: Physikstudium Humboldt Universität Berlin
1960: Geboren in Fürstenwalde, Deutschland

Vorlesung Sommersemester (ab 2012), Universität Duisburg-Essen
Aktuelle Probleme der Nanostrukturphysik: Molekulare Materialien

Modulare Konstruktionen auf der nm-Skala ermöglichen eine scheinbar unübersehbare Variabilität von Materialien, neuartige Materialeigenschaften und das Maßschneidern von Funktionswerkstoffen. Moleküle sind dabei die kleinsten Untereinheiten. Verschiedene molekulare Materialen werden in der Vorlesung beschrieben und vor allem unter dem Blickwinkel der Materialforschung beleuchtet. Der Semesterkurs ist geeignet für Studenten mit Grundkenntnissen in Quantenmechanik, Thermodynamik und Spektroskopie.
Vorlesungssprache: deutsch.

Download Kurzbeschreibung S

Universität Duisburg-Essen, Vorlesung 2011/12
Aktuelle Probleme der Nanostrukturphysik: Photonische Kristalle

Was haben Schmetterlinge, Opale und Metallic-Lackierungen von Autos gemeinsam? - Die Farben werden durch Nanostrukturen mit Strukturabmessungen im Bereich der Lichtwellenlänge erzeugt. Periodische Strukturen dieser Art werden Photonische Kristalle genannt und können viele interessante optische Effekte zeigen. In dieser Vorlesung werden die theoretischen Grundlagen und die Herstellungskonzepte von Photonischen Kristallen erläutert.

Die Vorlesung wird nach Absprache deutsch oder englisch gehalten.

Download Kurzbeschreibung W

Seit 2010: Mitglied CeNIDE (Duisburg)
Seit 2009: Mitglied des NanoEnergieTechnikZentrum „NETZ“ (Duisburg)
Seit 2003: Mitglied der International Max Planck Research School „SurMat“ (Düsseldorf)

Dienstag, 14:00 - 15:00 Uhr , wöchentlich , Seminarraum Altbau

Aktueller Seminarplan unter:
W:/Workgroup Marlow/Seminar AGMarlow/

2012

T.-S. Deng and F. Marlow: Synthesis of Monodisperse Polystyrene@Vinyl-SiO2 Core@Shell Particles and Hollow SiO2 Spheres. Chem. Mater. 24 (2012) 536-546.

D. Schunk, S. Hardt, H. Wiggers, F. Marlow: Preparation of monodisperse titania microspheres via controllable nanoparticle aggregation. PCCP (2012). DOI: 10.1039/c2cp40658f.

2011

Muldarisnur and F. Marlow: Opal Films: Crystal Orientation and Defects. J. Phys. Chem. C 115 (2011) 414–418

F. Marlow, M. Muldarisnur, P. Sharifi, H. Zabel: Interpretation of Small Angle Diffraction Experiments on Opal-like Photonic Crystals. Phys. Rev. B
84 (2011) 073401. DOI: 10.1103/PhysRevB.84.073401

T. R. Khan, A. Erbe, M. Auinger, F. Marlow, M. Rohwerder:
Electrodeposition of Zinc Silica Composite Coatings: Challenges in Incorporation of Functionalized Silica Particles within the Zinc Metal Matrix, Sci. Technol. Adv. Mater. 12 (2011), no. 055005, 1-9,
http://edoc.mpg.de/572368

2009

C. R. Mendonca, D. S. Correa, F. Marlow, T. Voss, P. Tayalia, E. Mazur:
Three-dimensional fabrication of optically active microstructures containing an electroluminescent polymer.
Applied Physics Letters 95 (2009) 113309. DOI:10.1063/1.3232207

Frank Marlow, Muldarisnur, Parvin Sharifi, Rainer Brinkmann, and Cecilia Mendive: Opals:
Status and Prospects (Invited Review)
Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 6212 – 6233 » details, Angew. Chem. 2009, 121, 6328 – 6351

Ahmed S.G. Khalil, Frank Marlow:
Controlled Growth of SBA-3-like Hierarchical Assemblies on Different Homogeneous and Patterned Surfaces.
Mater. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 1114, 2009.

2008

I. Popa, F. Marlow:
Post-deposition opal evolution.
ChemPhysChem 9 (2008) 1541-1547.

D. Konjhodzic, S. Schröter, F. Marlow,
Ultra-low refractive index mesoporous substrates for waveguide structures.
In: Nanophotonic Materials (Eds.: R.B. Wehrsporn, H. Kitzerow, K. Busch) Wiley-VCH 2008 (Reprint von Nr. 90).

M. Tiemann, F. Marlow, J. Hartikainen, Ö. Weiss, M. Lindén:
Ripening Effectsf in ZnS Nanoparticles.
J. Phys. Chem. C, Vol. 112, No. 5 (2008) 1463

2007

J. H. Wülbern, M. Eich, U. Hübner, R. Boucher, F. Marlow, W. Volksen:
Omni-directional photonic band gap in polymer photonic crystal slabs.
Appl. Phys. Lett.91, 22, 221104, (2007)

T. Voss, G. T. Svacha, E. Mazur, S. Müller, C. Ronning, D. Konjhodzic, F. Marlow:
High Order Waveguide Modes in ZnO Nanowires.
Nano Letters 7 No. 12 (2007) 3675 DOI: 10.1021/nl071958w

F. Schüth, F. Marlow.
Colloidal crystals find new order. (News and Views)
Nature Vol 449 (2007) 550, DOI:10.1038/449550a

F. Marlow, A. S. G. Khalil, M. Stempniewicz:
Circular mesostructures: Solids with novel symmetry properties.
Invited Feature. J. Mater. Chem. 17 (2007) 2168-2182 DOI:10.1039/B700532

F. M. Stempniewicz, M. Rohwerder, F. Marlow:
Release from SBA-3-like Fibers: Cross-wall Transport and External Diffusion Barrier. ChemPhysChem 8 (2007) 188.

D. Konjhodzic, S. Schröter, F. Marlow,
Ultra-low refractive index mesoporous substrates for waveguide structures.
phys. stat. sol. (a) 204 (2007) 3676-3688. DOI: 10.1002/pssa.200776405.

Magdalena Stempniewicz, Ahmed S. G. Khalil, Michael Rohwerder, and Frank Marlow:
Diffusion in Coiled Pores - Learning from Microrelease and Microsurgery.
J. Am. Chem. Soc.129 (2007) 10561. DOI: 10.1021/ja0728167.

M. Stempniewicz, M. Rohwerder, F. Marlow:
Release of Guest Molecules from Modified Mesoporous Silica.
Stud. Surf. Sci. Catal. 165 (2007) 825-828.

Liste aller Publikationen zum Herunterladen (PDF)

Forschungsthemen

Opale und Photonische Kristalle

Opale und Photonische Kristalle

Opale sind nicht nur schön anzusehen, sondern sie haben auch grundlegende Bedeutung als prototypen für photonische Kristalle. Wie beispielsweise in unserem neusten Übersichtsartikel beschrieben, können Sie zu neuen Materialien in der Photonik oder Photokatalyse führen.
Das entscheidende Problem der Opale sind ihre spontanen Defekte und der zielgerichtete Einbau von Defekten mit speziellem Design. In diesen Arbeiten beschreiben wir die grundlegenden Ideen und Methoden der Forschungsgruppe:

Frank Marlow, Muldarisnur, Parvin Sharifi, Rainer Brinkmann, and Cecilia Mendive: Opals: Status and Prospects, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 6212 – 6233
F. Marlow, W. Dong: Engineering Nanoarchitectures for Photonic Crystals. ChemPhysChem. 4 (2003) 549
H. Li, F. Marlow: Controlled Arrangement of Colloidal Crystal Strips. Chem. Mater. 2005, 17, 3809

Festkörper mit neuartigen Symmetrieeigenschaften

Festkörper mit neuartigen Symmetrieeigenschaften

Mesoporöse Strukturen sind mehr als nur Materialien mit Poren (2 nm < d_meso < 50 nm) die größer sind als Mikroporen (d_micro < 2 nm). Viel mehr zeigen sie neue Strukturen, Formen und Symmetrien, die neue Eigenschaften induzieren und ungeahnte Anwendungenmöglichkeiten erkennen lassen. Ein zentraler Punkt unserer Forschung ist eine besonders perfekte Gruppe von mesoporösen Strukturen (Circulite), die kreisformig angeordnete Poren besitzen und ein neues Symmetrieverhalten aufweisen. Diese Strukturen sind streng definierte Hierarchien und können als Prototyp für die Beschreibung und die Bildung von hierarchischen Strukturen dienen. Hierbei wird das „Coiling“ als ein allgemeiner Ansatz zur Bildung von Hierarchien angesehen. Die Steuerung und Gestaltung von hierarchischen Strukturen sind das Endziel und konnten für diesen Hierarchie-Typ angewandt werden. Wir haben auch gezeigt, dass Oberflächen für die Auswahl der speziellen Hierarchie, ihrer Positionierung und ihrer Ausrichtung verwendet werden können. Eine molekulare Strukturierung eines Trägers führt zu hochdefiniertem Wachstum einer hierarchischen Anordnung mit 4 Hierarchie-Ebenen. Die Eigenschaften dieser Hierarchien können sehr spezifisch sein, wie z.B. das Diffusionsverhalten. Wichtige Ergebnisse sind in den folgenden Artikeln beschrieben:

Magdalena Stempniewicz, Ahmed S. G. Khalil, Michael Rohwerder, and Frank Marlow: Diffusion in Coiled Pores - Learning from Microrelease and Microsurgery. J. Am. Chem. Soc.129 (2007) 10561.
F. Marlow, A. S. G. Khalil, M. Stempniewicz: Circular mesostructures: Solids with novel symmetry properties. Invited Feature. J. Mater. Chem. 17 (2007) 2168-2182
A. S. G. Khalil, D. Konjhodzic, F. Marlow: Hierarchy Selection, Position Control, and Orientation by Patterned Surfaces. Adv. Mater. Vol 18, (2006) 1055.

Low-n films und andere optische Materialien

Low-n films und andere optische Materialien

Eine Vorstufe für ein effizientes „molding the flow of light” mittels photonischer Kristalle ist das „molding“ von Materialien in die gewünschten Nanostrukturen. Sehr oft können konventionelle Materialien und Verarbeitungstechniken die theoretischen Anforderungen an die Werkstoffe und Strukturen nicht erfüllen.
Sol-Gel-Verfahren ermöglichen die Materialbearbeitung in Opal-Poren und das kontrollierte Einbringen von Poren in Materialien. Die Porosität kann zur Herabsetzung des Brechungsindex und zur Spannungsrelaxation verwendet werden. Beispiele dafür sind Filme mit sehr niedrigem Brechungsindex als Träger für 2D photonische Kristalle, photonische Sklettstrukturen und ferrroelektrische Filme mit hoher Transparenz. Insbesondere sind wir in der Lage, mesoporöse Filme mit einem Brechungsindex von 1,14 für den Einsatz in Wellenleitersystemen herzustellen. Wichtige Ergebnisse sind in den folgenden Artikeln beschrieben:

M. Schmidt, G. Boettger, M. Eich, W. Morgenroth, U. Huebner, H. G. Meyer, D. Konjhodzic, H. Bretinger, F. Marlow: Ultra low refractive index substrates – a novel base for photonic crystal slab waveguides. Appl. Phys. Lett. 85 (2004) 16-18. Web-Reprint: Virtual Journal of Nanoscale Science & Technology, 10 (2004) Issue 2

D. Konjhodzic, H. Bretinger, U. Wilczok, A. Dreier, A. Ladenburger, M. Schmidt, M. Eich, F. Marlow: Low-n Mesoporous Silica Films: Structure and Properties. Applied Physics A 81 (2005) 425.

F. Marlow, M.D. McGehee, D. Zhao, B.F. Chmelka, G.D. Stucky: Doped mesoporous silica fibers: A new laser material. Adv. Mater. 11 (1999) 632.

J. Loerke, F. Marlow: Laser Emission from Dye-Doped Mesoporous Silica Fibers. Adv. Mater. 14 (2002) No. 23