Sonderforschungsbereich „Nanoskalige Metalle“ wirbt 11 Millionen Euro ein
Licht wird durch den Nanopartikel fokussiert und die Energie lokal in verschiedene Formen umgewandelt, die dann Chemische Transformation antreiben. © Felix Stete
Am neuen SFB 1636 „Elementarprozesse lichtgetriebener Reaktionen an nanoskaligen Metallen“ beteiligen sich mehrere Arbeitsgruppen aus dem HZB.
Nanoskalige Metalle in der Forschung
„Wir sind begeistert und freuen uns auf die neuen Synergien, die durch den neuen Sonderforschungsbereich entstehen können“, sagt Prof. Matias Bargheer, der einer der Sprecher des neuen SFB an der Universität Potsdam ist. Aus dem HZB sind die Arbeitsgruppen um Renske van der Veen, Yan Lu und Alexander Föhlisch eingebunden, zusätzlich zum Team von Bargheer, der an der Universität Potsdam und am HZB eine gemeinsame Forschungsgruppe leitet.
Das Forschungsvorhaben beschäftigt sich mit elementaren Prozessen, die lichtgesteuerte chemische Reaktionen an Metallen im Nanomaßstab auslösen. „An diesem faszinierenden Übergang zwischen Physik und Chemie sind noch viele Fragen unbeantwortet. Schon jetzt können wir unsere Konzepte auf organische Kupplungsreaktionen und Polymerisationen anwenden, z.B. um Nanopartikel asymmetrisch zu funktionalisieren“, beschreibt Prof. Dr. Matias Bargheer die Herausforderungen und Perspektiven ihrer gemeinsamen Forschung.
- Batterieforschung mit dem HZB-RöntgenmikroskopUm die Kapazität von Lithiumbatterien weiter zu steigern, werden neue Kathodenmaterialien entwickelt. Mehrschichtige lithiumreiche Übergangsmetalloxide (LRTMO) ermöglichen eine besonders hohe Energiedichte. Mit jedem Ladezyklus wird jedoch ihre Kapazität geringer, was mit strukturellen und chemischen Veränderungen zusammenhängt. Mit Röntgenuntersuchungen an BESSY II hat nun ein Team aus chinesischen Forschungseinrichtungen diese Veränderungen erstmals experimentell mit höchster Präzision vermessen: Mit dem einzigartigen Röntgenmikroskop konnten sie morphologische und strukturelle Entwicklungen auf der Nanometerskala beobachten und dabei auch chemische Veränderungen aufklären.
- BESSY II: Neues Verfahren für bessere ThermokunststoffeUmweltfreundliche Thermoplaste aus nachwachsenden Rohstoffen lassen sich nach Gebrauch recyclen. Ihre Belastbarkeit lässt sich verbessern, indem man sie mit anderen Thermoplasten mischt. Um optimale Eigenschaften zu erzielen, kommt es jedoch auf die Grenzflächen in diesen Mischungen an. Ein Team der Technischen Universität Eindhoven in den Niederlanden hat nun an BESSY II untersucht, wie sich mit einem neuen Verfahren aus zwei Grundmaterialien thermoplastische „Blends“ mit hoher Grenzflächenfestigkeit herstellen lassen: Aufnahmen an der neuen Nanostation der IRIS-Beamline zeigten, dass sich dabei nanokristalline Schichten bilden, die die Leistungsfähigkeit des Materials erhöhen.
- Wasserstoff: Durchbruch bei Alkalischen Membran-ElektrolyseurenEinem Team aus Technischer Universität Berlin, Helmholtz-Zentrum Berlin, Institut für Mikrosystemtechnik der Universität Freiburg (IMTEK) und Siemens Energy ist es gelungen, eine hocheffiziente alkalische Membran-Elektrolyse Zelle erstmals im Labormaßstab in Betrieb zu nehmen. Das Besondere: Der Anodenkatalysator besteht dabei aus preisgünstigen Nickelverbindungen und nicht aus begrenzt verfügbaren Edelmetallen. An BESSY II konnte das Team die katalytischen Prozesse durch operando Messungen im Detail darstellen, ein Theorie Team (USA, Singapur) lieferte eine konsistente molekulare Beschreibung. In Freiburg wurden mit einem neuen Beschichtungsverfahren Kleinzellen gebaut und im Betrieb getestet. Die Ergebnisse sind im renommierten Fachjournal Nature Catalysis publiziert.