Zu Gast am HZB: Humboldt-Forschungspreisträger Alexei Gruverman
Humboldt-Preisträger Professor Alexei Gruverman ist für einige Zeit am IFOX-Institut des HZB zu Gast. © privat
Professor Alexei Gruverman wurde im Oktober 2020 mit einem Humboldt-Forschungspreis ausgezeichnet. Wegen der COVID-Pandemie konnte er erst in diesem Jahr nach Deutschland reisen und ist nun für einige Monate zu Gast am Institut "Funktionale Oxide für energieeffiziente Informationstechnologie" am Helmholtz-Zentrum Berlin.
Die renommierte, mit 60.000 Euro dotierte Auszeichnung wird jährlich von der Alexander von Humboldt-Stiftung an herausragende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus dem Ausland verliehen, um Kooperationsprojekte mit Forschenden in Deutschland zu fördern.
"Wir freuen uns, Alexei Gruverman am HZB zu begrüßen. Er ist ein weltweit führender Wissenschaftler auf dem Gebiet der nanoskaligen Ferroelektrika. Wir werden unsere Zusammenarbeit mit ihm in mehreren Themenbereichen weiter ausbauen", sagt Prof. Catherine Dubourdieu, Leiterin des Instituts "Funktionale Oxide für energieeffiziente Informationstechnologie" am HZB.
Professor Alexei Gruverman ist Charles-Bessey-Professor am Department of Physics and Astronomy der Universität Nebraska-Lincoln, USA. Seine Forschungsinteressen reichen von statischen und dynamischen Eigenschaften von Eisenwerkstoffen im Nanobereich über elektronische Eigenschaften von polaren Oberflächen bis hin zu elektromechanischen Eigenschaften von Biomaterialien.
Der Humboldt-Forschungspreis würdigt seine herausragenden Forschungsleistungen bei der Untersuchung von physikalischen Phänomenen im Nanobereich in einer Vielzahl von Materialien unter Verwendung verschiedener Methoden der Rastersondenmikroskopie (SPM). Gruverman leistete Pionierarbeit bei der Entwicklung der Piezokraftmikroskopie (PFM), mit der sich nanoskalige Eigenschaften ferroelektrischer Materialien und Strukturen untersuchen lassen. Zu seinen wissenschaftlichen Errungenschaften zählen die Manipulation ferroelektrischer Domänen im Nanomaßstab, die Entwicklung eines Ansatzes für die schnelle Schaltdynamik in ferroelektrischen Kondensatoren, der Nachweis des Tunnel-Elektrowiderstandseffekts in Ferroelektrika und die Untersuchung des elektromechanischen Verhaltens biologischer Systeme im Nanomaßstab. Zu seinen aktuellen Forschungsthemen gehören die Entstehung der ferroelektrischen Ordnung in elektronischen 2D-Materialien und die Erforschung des physikalischen Mechanismus ihrer polarisationsgekoppelten Transporteigenschaften.
Gruverman wird diesen ersten mit dem Humboldt-Forschungspreis verbundenen Aufenthalt in Deutschland am HZB in Berlin und am NamLab in Dresden verbringen.
- Batterieforschung: Alterungsprozesse operando sichtbar gemachtLithium-Knopfzellen mit Elektroden aus Nickel-Mangan-Kobalt-Oxiden (NMC) sind sehr leistungsfähig. Doch mit der Zeit lässt die Kapazität leider nach. Nun konnte ein Team erstmals mit einem zerstörungsfreien Verfahren beobachten, wie sich die Elementzusammensetzung der einzelnen Schichten in einer Knopfzelle während der Ladezyklen verändert. An der Studie, die nun im Fachjournal Small erschienen ist, waren Teams der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB), der Universität Münster sowie Forschende der Forschungsgruppe SyncLab des HZB und des Applikationslabors BLiX der Technischen Universität Berlin beteiligt. Ein Teil der Messungen fand mit einem Instrument im BLiX-Labor statt, ein weiterer Teil an der Synchrotronquelle BESSY II.
- Grüner Wasserstoff: Käfigstruktur verwandelt sich in effizienten KatalysatorClathrate zeichnen sich durch eine komplexe Käfigstruktur aus, die auch Platz für Gast-Ionen bietet. Nun hat ein Team erstmals untersucht, wie gut sich Clathrate als Katalysatoren für die elektrolytische Wasserstoffproduktion eignen. Das Ergebnis: Effizienz und Robustheit sind sogar besser als bei den aktuell genutzten Nickel-basierten Katalysatoren. Dafür fanden sie auch eine Begründung. Messungen an BESSY II zeigten, dass sich die Proben während der katalytischen Reaktion strukturell verändern: Aus der dreidimensionalen Käfigstruktur bilden sich ultradünne Nanoblätter, die maximalen Kontakt zu aktiven Katalysezentren ermöglichen. Die Studie ist in „Angewandte Chemie“ publiziert.
- Elegantes Verfahren zum Auslesen von Einzelspins über PhotospannungDiamanten mit spezifischen Defekten können als hochempfindliche Sensoren oder Qubits für Quantencomputer genutzt werden. Die Quanteninformation wird dabei im Elektronenspin-Zustand der Defekte gespeichert. Allerdings müssen die Spin-Zustände bislang optisch ausgelesen werden, was extrem aufwändig ist. Nun hat ein Team am HZB eine elegantere Methode entwickelt, um die Quanteninformation über eine Photospannung auszulesen. Dies könnte ein deutlich kompakteres Design von Quantensensoren ermöglichen.