@phdthesis{Haseeb2023,
  author    = {Haseeb, Haider},
  title     = {Charge and heat transport across interfaces in nanostructured porous silicon},
  doi       = {10.25932/publishup-61122},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-611224},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {84},
  year      = {2023},
  abstract  = {This thesis discusses heat and charge transport phenomena in single-crystalline Silicon penetrated by nanometer-sized pores, known as mesoporous Silicon (pSi). Despite the extensive attention given to it as a thermoelectric material of interest, studies on microscopic thermal and electronic transport beyond its macroscopic characterizations are rarely reported. In contrast, this work reports the interplay of both. PSi samples synthesized by electrochemical anodization display a temperature dependence of specific heat 𝐶𝑝 that deviates from the characteristic 𝑇^3 behaviour (at 𝑇<50𝐾). A thorough analysis reveals that both 3D and 2D Einstein and Debye modes contribute to this specific heat. Additional 2D Einstein modes (~3 𝑚𝑒𝑉) agree reasonably well with the boson peak of SiO2 in pSi pore walls. 2D Debye modes are proposed to account for surface acoustic modes causing a significant deviation from the well-known 𝑇^3 dependence of 𝐶𝑝 at 𝑇<50𝐾. A novel theoretical model gives insights into the thermal conductivity of pSi in terms of porosity and phonon scattering on the nanoscale. The thermal conductivity analysis utilizes the peculiarities of the pSi phonon dispersion probed by the inelastic neutron scattering experiments. A phonon mean-free path of around 10 𝑛𝑚 extracted from the presented model is proposed to cause the reduced thermal conductivity of pSi by two orders of magnitude compared to p-doped bulk Silicon. Detailed analysis indicates that compound averaging may cause a further 10-50\% reduction. The percolation threshold of 65\% for thermal conductivity of pSi samples is subsequently determined by employing theoretical effective medium models. Temperature-dependent electrical conductivity measurements reveal a thermally activated transport process. A detailed analysis of the activation energy 𝐸𝐴𝜎 in the thermally activated transport exhibits a Meyer Neldel compensation rule between different samples that originates in multi-phonon absorption upon carrier transport. Activation energies 𝐸𝐴𝑆 obtained from temperature-dependent thermopower measurements provide further evidence for multi-phonon assisted hopping between localized states as a dominant charge transport mechanism in pSi, as they systematically differ from the determined 𝐸𝐴𝜎 values.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Borisova2012,
  author    = {Borisova, Dimitriya},
  title     = {Feedback active coatings based on mesoporous silica containers},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-63505},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2012},
  abstract  = {Metalle werden oft w{\"a}hrend ihrer Anwendung korrosiven Bedingungen ausgesetzt, was ihre Alterungsbest{\"a}ndigkeit reduziert. Deswegen werden korrosionsanf{\"a}llige Metalle, wie Aluminiumlegierungen mit Schutzbeschichtungen versehen, um den Korrosionsprozess aktiv oder passiv zu verhindern. Die klassischen Schutzbeschichtungen funktionieren als physikalische Barriere zwischen Metall und korrosiver Umgebung und bieten einen passiven Korrosionsschutz nur, wenn sie unbesch{\"a}digt sind. Im Gegensatz dazu kann die Korrosion auch im Fall einer Besch{\"a}digung mittels aktiver Schutzbeschichtungen gehemmt werden. Chromathaltige Beschichtungen bieten heutzutage den besten aktiven Korrosionsschutz f{\"u}r Aluminiumlegierungen. Aufgrund ihrer Giftigkeit wurden diese weltweit verboten und m{\"u}ssen durch neue umweltfreundliche Schutzbeschichtungen ersetzt werden. Ein potentieller Ersatz sind Schutzbeschichtungen mit integrierten Nano- und Mikrobeh{\"a}ltern, die mit ungiftigem Inhibitor gef{\"u}llt sind. In dieser Arbeit werden die Entwicklung und Optimierung solcher aktiver Schutzbeschichtungen f{\"u}r die industriell wichtige Aluminiumlegierung AA2024-T3 dargestellt Mesopor{\"o}se Silika-Beh{\"a}lter wurden mit dem ungiftigen Inhibitor (2-Mercaptobenzothiazol) beladen und dann in die Matrix anorganischer (SiOx/ZrOx) oder organischer (wasserbasiert) Schichten dispergiert. Zwei Sorten von Silika-Beh{\"a}ltern mit unterschiedlichen Gr{\"o}ßen (d ≈ 80 and 700 nm) wurden verwendet. Diese haben eine große spezifische Oberfl{\"a}che (≈ 1000 m² g-1), eine enge Porengr{\"o}ßenverteilung mit mittlerer Porenweite ≈ 3 nm und ein großes Porenvolumen (≈ 1 mL g-1). Dank dieser Eigenschaften k{\"o}nnen große Inhibitormengen im Beh{\"a}lterinneren adsorbiert und gehalten werden. Die Inhibitormolek{\"u}le werden bei korrosionsbedingter Erh{\"o}hung des pH-Wertes gel{\"o}st und freigegeben. Die Konzentration, Position und Gr{\"o}ße der integrierten Beh{\"a}lter wurden variiert um die besten Bedingungen f{\"u}r einen optimalen Korrosionsschutz zu bestimmen. Es wurde festgestellt, dass eine gute Korrosionsschutzleistung durch einen Kompromiss zwischen ausreichender Inhibitormenge und guten Barriereeigenschaften hervorgerufen wird. Diese Studie erweitert das Wissen {\"u}ber die wichtigsten Faktoren, die den Korrosionsschutz beeinflussen. Somit wurde die Entwicklung effizienter, aktiver Schutzbeschichtungen erm{\"o}glicht, die auf mit Inhibitor beladenen Beh{\"a}ltern basieren.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Goebel2011,
  author    = {G{\"o}bel, Ronald},
  title     = {Hybridmaterialien aus mesopor{\"o}sen Silica und ionischen Fl{\"u}ssigkeiten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-54022},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2011},
  abstract  = {Die vorliegende Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit der Synthese und Charakterisierung mesopor{\"o}ser monolithischer Silica und deren Hybridmaterialien mit Ionischen Fl{\"u}ssigkeiten (ILs, ionic liquids). Zur Synthese der Silicaproben wurde ein Sol-Gel-Verfahren, ausgehend von einer Pr{\"a}kursorverbindung wie Tetramethylorthosilicat angewendet. Der Katalysator mit der geringsten Basizit{\"a}t f{\"u}hrte zum Material mit der kleinsten Porengr{\"o}ße und der gr{\"o}ßten spezifischen Oberfl{\"a}che. Eine Kombination von por{\"o}sen Silica mit ILs f{\"u}hrt zur Materialklasse der Silica-Ionogele. Diese Hybridmaterialien verbinden die Eigenschaften eines por{\"o}sen Festk{\"o}rpers mit denen einer IL (Leitf{\"a}higkeit, weites elektrochemisches Fenster, gute thermische Stabilit{\"a}t) und bieten vielf{\"a}ltige Einsatzm{\"o}glichkeiten z.B. in der Katalyse- Solar- und Sensortechnik. Um diese Materialien f{\"u}r ihren Verwendungszweck zu optimieren, bedarf es deren umfassenden Charakterisierung. Daher wurde in der vorliegenden Arbeit das thermische Verhalten von Silica-Ionogelen unter Verwendung verschiedener 1-Ethyl-3-methylimidazolium [Emim]-basierter ILs untersucht. Interessanterweise zeigen die untersuchten ILs deutliche {\"A}nderungen in ihrem thermischen Verhalten, wenn diese in por{\"o}sen Materialien eingeschlossen werden (Confinement). W{\"a}hrend sich die untersuchten reinen ILs durch klar unterscheidbare Phasen{\"u}berg{\"a}nge auszeichnen, konnten f{\"u}r die entsprechenden Hybridmaterialien deutlich schw{\"a}cher ausgepr{\"a}gte {\"U}berg{\"a}nge beobachtet werden. Einzelne Phasen{\"u}berg{\"a}nge wurden unterdr{\"u}ckt (Glas- und Kristallisations{\"u}berg{\"a}nge), w{\"a}hrend z.B. Schmelz{\"u}berg{\"a}nge in verbreiterten Temperaturbereichen, zum Teil als einzeln getrennte Schmelzpeaks beobachtet wurden. Diese Untersuchungen belegen deutliche Eigenschafts{\"a}nderungen der ILs in eingeschr{\"a}nkten Geometrien. {\"U}ber Festk{\"o}rper-NMR-Spektroskopie konnte außerdem gezeigt werden, daß die ILs in den mesopor{\"o}sen Silicamaterialien eine unerwartet hohe Mobilit{\"a}t aufweisen. Die ILs k{\"o}nnen als quasi-fl{\"u}ssig bezeichnet werden und zeigen die nach bestem Wissen h{\"o}chste Mobilit{\"a}t, die bisher f{\"u}r vergleichbare Hybridmaterialien beobachtet wurde. Durch Verwendung von funktionalisierten Pr{\"a}kursoren, sowie der Wahl der Reaktionsbedingungen, kann die Oberfl{\"a}che der Silicamaterialien chemisch funktionalisiert werden und damit die Materialeigenschaften in der gew{\"u}nschten Weise beeinflußt werden. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluß der Oberfl{\"a}chenfunktionalit{\"a}t auf das thermische Verhalten hin untersucht. Dazu wurden zwei verschiedene M{\"o}glichkeiten der Funktionalisierung angewendet und miteinander verglichen. Bei der in-situ-Funktionalisierung wird die chemische Funktionalit{\"a}t w{\"a}hrend der Sol-Gel-Synthese {\"u}ber ein entsprechend funktionalisiertes Silan mit in das Silicamaterial einkondensiert. Eine postsynthetische Funktionalisierung erfolgt durch Reaktion der Endgruppen eines Silicamaterials mit geeigneten Reaktionspartnern. Um den Einfluß der physikalischen Eigenschaften der Probe auf die Reaktion zu untersuchen, wurden pulverisierte und monolithische Silicamaterialien miteinander verglichen. Im letzten Teil der Arbeit wurde die Vielf{\"a}ltigkeit, mit der Silicamaterialien postsynthetisch funktionalisiert werden k{\"o}nnen demonstriert. Durch die Kenntnis von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen k{\"o}nnen die Eigenschaften von Silica-Ionogelen durch die geeignete Kombination von fester und mobiler Phase in der gew{\"u}nschten Weise ver{\"a}ndert werden. Die vorliegende Arbeit soll einen Beitrag zur Untersuchung dieser Beziehungen leisten, um das Potential dieser interessanten Materialien f{\"u}r Anwendungen nutzen zu k{\"o}nnen.},
  language  = {de}
}