Abteilung Spins in der Energieumwandlung und Quanteninformatik
Spins in Energy Materials - SPEM
Guppenleiter: P. Groszewicz
Die Arbeitsgruppe Spins in Energy Materials (AG SPEM) widmet sich der Identifizierung und Quantifizierung von paramagnetischen Zuständen in Energiematerialien. Die EPR Aktivitäten finden in zwei Joint Labs, dem Berlin Joint EPR Laboratory (BeJEL) zwischen HZB und FU Berlin (u.a. zeitkorrelierte EPR, in Kooperation mit JunProf J. Behrends) sowie mit dem Joint Lab EPR4Energy zwischen MPI-CEC und HZB in Kooperation mit Dr. Alexander Schnegg statt (u.a. Frequenzdomänen-THz-EPR).
Das Labor am Standort Adlershof verfügt über fünf einzigartige EPR Spektrometer, die einen Frequenzbereich von 9 GHz bis über 20 THz abdecken mit magnetischen Feldern bis zu 12 T und als weltweit einmalig gelten. Darüber hinaus wurde März 2020 ein 400MHz NMR-Labor aufgebaut, welches als Nutzerlabor am HZB etabliert werden soll.
Die EPR Aktivitäten finden in zwei Joint Labs, dem Berlin Joint EPR Laboratory (BeJEL) zwischen HZB und FU Berlin (u.a. zeitkorrelierte EPR, in Kooperation mit JunProf J. Behrends) sowie mit dem Joint Lab EPR4Energy zwischen MPI-CEC und HZB in Kooperation mit Dr. Alexander Schnegg statt (u.a. Frequenzdomänen-THz-EPR).
Ein Schwerpunkt der Forschung der AG SPEM liegt auf der Entwicklung und Anwendung neuer operando EPR Methodiken, wie zum Beispiel in situ Photokatalyse (Zusammenarbeit MPG-CEC) oder aber EPR-on-a-Chip (EPRoC), welches in enger Zusammenarbeit mit der Universität Stuttgart entwickelt wird. Ziel ist es neben der Untersuchung von strukturellen und elektrischen Defekten in Solarzellenmaterialien auch den Struktur-Funktionszusammenhang in katalytisch aktiven Grenzflächen sowie in elektrochemischen Prozessen, wie sie in Batteriematerialien stattfinden, zu studieren. Die EPRoC- und NMR-Aktivitäten werden seit Mai 2019 vom BMBF durch ein vom OE-Leiter koordiniertes Netzwerk mit 6,6 M€ gefördert, u.a auch mit dem langfristigen Ziel der Kommerzialisierung. Die Forschung der AG SPEM fokussiert sich neben der Methodenentwicklung und –anwendung der operando EPR-Untersuchung von (photo)katalytischen, elektrochemischen sowie Solarzell-relevanten Anwendungen auch auf die Untersuchung von Ladungstransferprozessen an Heterogrenzflächen mittels Elektrisch Detektierter Magnetischer Resonanz (EDMR) sowie conductive AFM (cAFM), letzteres in enger Zusammenarbeit mit der University of Utah (USA).