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Aktuelle Themen für Bachelor- /Masterarbeiten am Lehrstuhl für Festkörperchemie (Arbeitsgruppe Volkmer)

Current topics for bachelor- and master theses at the Chair of Solid State and Material Science (Prof. Volkmer)


Nanodimensionierte Käfigverbindungen

Ultrahochfeste Baustoffe

Metall-organische Gerüstverbindungen / Metal organic frameworks


Nanodimensionierte Käfigverbindungen

Nanodimensionierte Käfigmoleküle können mehrere oder einzelne Gastmoleküle mehr oder weniger spezifisch aufnehmen und auch wieder (gezielt) abgeben. Diese Eigenschaften lassen sich für die Speicherung und Trennung von Molekülen sowie Sensorik oder Stofftransport nutzen.

_Jobs_Nanowuerfel

In dieser Arbeit soll auf Basis eines am Lehrstuhl in größerer Menge vorrätigen Moleküls, dem ‘Methylhut‘, ein molekularer Würfel (siehe Abb.) synthetisiert und charakterisiert werden. Durch unterschiedliche Modifizierungen an den peripheren Positionen des Methylhutes sollen verschiedene Verknüpfungsarten getestet werden.
Das Thema richtet sich an Studierende, die Interesse an organischer Synthese haben. Da das Grundgerüst (Methylhut) zur Verfügung steht, sind bis zum verknüpfungsfähigen Molekül jeweils nur 2-4 Reaktionsstufen notwendig.

Kontaktperson:
Dr. Björn Bredenkötter, Tel. 0821 598-3013, Raum 439-R
Email: bjoern.bredenkoetter@physik.uni-augsburg.de

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Ultrahochfeste Baustoffe

In Kooperation mit einem lokalen Industrieunternehmen werden neuartige Ansätze zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Baustoffen erprobt. Ziel ist die Entwicklung von hochfesten Baustoffen, bei denen auf Bewehrungsstahl verzichtet werden kann. Im Rahmen der Untersuchungen werden neuartige (Bio-)Faserverbundwerkstoffe ebenso getestet, wie smarte Additiv-Freisetzungssysteme.

Kontaktperson:
M. Sc. Matthias Rutzen, Tel. 0821 598-3022, Raum 405-R
Email: matthias.rutzen@physik.uni-augsburg.de

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Functional Metal-Organic Frameworks

Metal-Organic Frameworks (MOFs) are porous crystalline materials which are constructed from metal-containing nodes that are interconnected by organic moieties to a 3-D structure. Such construction principle allows to prepare a huge variety of MOF structures with different topologies, metal sites, organic functions etc. For this reason, MOFs represent a very interesting and rapidly growing research field and have been tested for a large number of potential applications such as heterogeneous catalysis, gas storage and separation, sensing and many others. Currently we are working on further development of two MOF structures, MFU-4l and CFA-1, where several topics for bachelor or master thesis are available.

_Jobs_MOFs

P. Schmieder, D. Denysenko, M. Grzywa, B. Baumgärtner, I. Senkovska, S. Kaskel, G. Sastre, L. v. Wüllen and D. Volkmer, Dalton Trans., 42, 2013, 10786-10797.

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MFU-4l frameworks for Kr/Xe separation   (Bachelor)

This work includes synthesis of MFU-4l framework according to the well-established five-step procedure (including the synthesis of the organic ligand) and preparation of its derivatives via the postsynthetic modification. Prepared frameworks will be characterized by X-ray powder diffraction, IR spectroscopy, thermogravimetric analysis and sorption measurements. The possible Kr/Xe selectivity will be determined from the adsorption isotherms of single gases. This work is aimed at the students interested in preparative synthetic work and characterization of solid state materials by various methods.

Contact person:
Dr. Dmytro Denysenko, Tel. 0821 598-3021, Room 406-R
Email: dmytro.denysenko@physik.uni-augsburg.de

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MFU-4l–type frameworks with novel polyaromatic ligands (Master)

Incorporating novel polyaromatic ligands into MFU-4l structure might lead to frameworks with interesting properties such as photocatalytic activity, coordination of metal ions, electrical conductivity etc. This work includes a multistep organic synthesis of novel ligands which should be used to prepare MFU-4l–type frameworks. Prepared frameworks will be characterized by various methods and tested for their specific properties. This work is aimed at the students interested in preparative organic synthesis as well as preparation and characterization of novel MOF compounds.

Contact person:
Dr. Dmytro Denysenko, Tel. 0821 598-3021, Room 406-R
Email: dmytro.denysenko@physik.uni-augsburg.de

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Homochiral CFA-1–type frameworks (Master)

CFA-1 represents a very interesting example, where homochiral framework structure is formed starting from the non-chiral ligand. CFA-1 is obtained as a racemic mixture of two enantiomeric forms. The aim of this work is to synthesize chiral organic ligand which should build up enantiomerically pure chiral CFA-1–type framework. The ligand synthesis should involve approx. 5-6 synthetic steps including the separation of enantiomers. The purity of the obtained ligand will be proven by liquid chromatography on chiral column. This work is aimed at the students interested in preparative organic synthesis as well as preparation and characterization of novel MOF compounds.

Contact person:
Dr. Dmytro Denysenko, Tel. 0821 598-3021, Room 406-R
Email: dmytro.denysenko@physik.uni-augsburg.de

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Synthesis and study of coordination polymers based on redox active ligands

Over the last few decades, research on coordination polymers (CPs) and metal-organic frameworks (MOFs) received a lot of attention. However, only recently the research on long range charge transport and electrical conductivity in CPs and MOFs has started. It was proposed that for a good electrical conductivity, a metal ion having high-energy electrons or holes and organic ligands being either stable radicals or redox-active molecules are desirable.
The aim of the work will be to synthetize a redox-active ligand, and to explore its ability to form MOFs (or CPs) with selected metal ions. The work will be divided into three parts: (i) ligand synthesis and characterization, (ii) MOF (or CP) synthesis and characterization, and (iii) studying redox activity of the ligand and the prepared materials. Several different analytical methods will be used including (i) NMR, MS, IR, etc. (ligand synthesis), and (ii) XRD, TGA, sorption analysis, etc. (MOF/CP synthesis).

Kontaktperson:
Dr. Hana Bunzen, Tel. 0821 598-3005, Office 430-R
Email: hana.bunzen@physik.uni-augsburg.de

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Multiferroika

Durch den Einbau von mehr oder weniger frei drehbaren dipolaren Komponenten in ferromagnetische nanoporöse Materialien können neuartige Multiferroika hergestellt werden, bei denen es zu einer Wechselwirkung zwischen Magnetisierung und elektrischer Polarisation durch den sogenannten magnetoelektrischen Effekt kommt. Dies eröffnet die Möglichkeit der direkten Manipulation der magnetischen Ordnung durch elektrische Felder (und umgekehrt). Aus technischer Sicht lässt sich an die Anwendung des Effektes, beispielsweise in der Informationsspeichertechnologie denken.

_Jobs_Multiferroica

Metall-organische Gerüstverbindungen (MOFs) besitzen oft in ihren Verknüpfungseinheiten, den sogenannten Linkern, frei drehbare Molekül-fragmente.
In dieser Arbeit sollen durch das Einfügen einer geeigneten dipolaren funktionellen Gruppe an den Linker eines bekannten MOFs neue Multiferroika darstellen werden. Diese werden zunächst mit den klassischen Analysenmethoden für kristalline poröse Festkörper geprüft.
Das Thema richtet sich an Studierende, die sowohl Interesse an organischer Synthese als auch an kombinatorischer MOF-Synthese haben.

Kontaktperson:
Dr. Björn Bredenkötter, Tel. 0821 598-3013, Raum 439-R
Email: bjoern.bredenkoetter@physik.uni-augsburg.de

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