Die Abteilung: Methoden zur Charakterisierung von Transportphänomenen in Energiematerialien

Die Aufgabe unserer Abteilung “Methoden zur Charakterisierung von Transportphänomenen in Energiematerialien“ (EM-AMCT) ist es, Neutronen- und Photonenstreutechniken anzuwenden, um das dynamische Zusammenspiel von Quasi-Teilchen und Ladungstransport in neuartigen Materialien für die Energieumwandlung zu untersuchen. Ein besonderer Forschungsschwerpunkt ist die Untersuchung hocheffizienter thermoelektrischer Materialien. Wir untersuchen die Beziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften von mikroskopischer Struktur und Dynamik bis zu makroskopischen thermoelektrischen Eigenschaften. Grundlagenforschung der Wechselwirkungsprozesse auf dem Niveau elementarer Anregungen im Festkörper und Zugang zu meV bis µeV Energieauflösung ist Schlüssel zu einem fundamentalen Verständnis der Transportphänomene in jedem Festkörper. Dieses Wissen ist wiederum notwendige Voraussetzung für optimierte Designstrategien für Materialien mit niedriger thermischer, aber hoher elektrischer Leitfähigkeit und Thermopower. Die Unterdrückung der Phononenausbreitung auf allen Längenskalen von interatomaren Abständen in Kristallstrukturen bis zum nm-Bereich, die für die Reduzierung der thermischen Leitfähigkeit verantwortlich ist, ist das umfassende Thema unserer Forschung.

Die Abteilung betreibt das Neutronen-Dreiachsenspektrometers FLEXX als wichtigstes Werkzeug zur Spektroskopie niederenergetischer Elementaranregungen, sowohl für die HZB-Eigenforschung zu Energiematerialen innerhalb des Helmholtzprogramms “Energie-Effizienz, -Materialien und -Ressourcen (EMR)”, als auch für die internationale Nutzergemeinschaft. Ein weiterer Schwerpunkt der Abteilung ist es, Innovationen in Instrumentierung zur Materialcharakterisierung durch Benutzung inelastischer Photonenstreuung zu liefern. Zu diesem Zweck wurde das RIXS-Spektrometer PEAXIS an BESSY II, einem Synchrotron der 3. Generation, aufgebaut. Auf dem Lise-Meitner-Campus in Wannsee wurden außerdem zwei neue Labore für die Charakterisierung und Synthese von thermoelektrischen Materialien eingerichtet.