HZB-Forscher Robert Seidel erhält ERC-Consolidator Grant für WATER-X
Dr. Robert Seidel erhielt für sein Projet WATER X einen ERC-Consolidator Grant. © HZB / Kevin Fuchs
Das Forschungsvorhaben WATER-X wird von der EU unter der Projektnummer 101126299 gefördert.
Der Physiker Dr. Robert Seidel hat einen Consolidator Grant des European Research Council (ERC) eingeworben. In den kommenden fünf Jahren erhält er damit Fördermittel von insgesamt zwei Millionen Euro für sein Forschungsvorhaben WATER-X. Seidel will mit modernsten Röntgenmethoden an BESSY II Nanopartikel in wässriger Lösung untersuchen, die als Katalysatoren bei der photokatalytischen Produktion von „grünem“ Wasserstoff eingesetzt werden.
Mit dem Consolidator-Grant fördert der ERC Wissenschaftler*innen, die bereits mehrere Jahre Erfahrung besitzen und nun ein groß angelegtes Forschungsprojekt planen. Der Physiker Robert Seidel ist Experte für Röntgenanalysen an BESSY II. In hochkarätig publizierten Studien zeigte er bereits, dass Wasser auch heute noch große Überraschungen bereithält.
In seinem ERC-Projekt WATER-X konzentriert er sich auf den Prozess der Photokatalyse, bei dem Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt werden. Sofern die benötigte Energie für die Katalyse aus erneuerbaren Quellen stammt, gilt der so erzeugte Wasserstoff als „grün“. Wasserstoff wird im fossilfreien Energiesystem der Zukunft eine wichtige Rolle spielen, ob als Energiespeicher, als Brennstoff oder Rohstoff für die Industrie. Für eine hohe Effizienz beim Prozess sind jedoch Katalysatoren notwendig und hier setzt das Projekt WATER-X an.
„In WATER-X werden wir die ultraschnellen Prozesse an katalytisch aktiven Nanopartikeln in Wasser untersuchen, die mit Licht aktiviert werden können“, sagt Seidel. Denn während der gesamte photokatalytische Wasserspaltungsprozess vergleichsweise langsam (Millisekunden bis Sekunden) abläuft, finden die Licht-induzierten Prozesse an den Katalysatorpartikeln so rasch (Pikosekunden bis Nanosekunden) statt, dass sie bisher experimentell nur sehr unzureichend untersucht werden konnten. Dabei will sich das Team auf vier verschiedene Übergangsmetalloxide fokussieren, die mit Licht (Photonen) aktivierbar sind und als interessante Kandidaten für preiswerte und effiziente Katalysatoren gelten.
Im WATER-X-Projekt wird Seidel diese Pikosekunden-Prozesse an den Grenzflächen von Übergangsmetalloxid-Nanopartikeln in Wasser untersuchen, indem er den „flüssigen Mikrojet-Aufbau“ an BESSY II mit zeitaufgelöster Femtosekunden-Laser-Photoelektronenspektroskopie kombiniert. Damit ließen sich erstmals kurzlebige, molekulare Zwischenprodukte und ihre Zerfallsmechanismen experimentell genau beobachten.
„Am Ende meines WATER-X-Projekts werden wir besser verstehen, wie die Licht-induzierten Prozesse zwischen Katalysator-Nanoteilchen und Wasser genau ablaufen und wie wir sie gezielt verbessern können“, sagt Seidel. Damit könnte die Entwicklung von neuartigen, hocheffizienten Katalysatoren für viele Zwecke, nicht nur für grünen Wasserstoff, deutlich an Fahrt aufnehmen.
Das Forschungsvorhaben WATER-X wird von der EU unter der Projektnummer 101126299 gefördert: WATER-X: PHOTO-INDUCED ELECTRON DYNAMICS AT THE TRANSITION-METAL OXIDE–WATER INTERFACE FROM TIMERESOLVED LIQUID-JET PHOTOEMISSION
- Neue Option, um Eigenschaften von Seltenerd-Elementen zu kontrollierenDie besonderen Eigenschaften von magnetischen Materialien aus der Gruppe der Seltenen Erden gehen auf Elektronen in der 4f-Schale zurück. Bislang galten die magnetischen Eigenschaften der 4f-Elektronen als kaum kontrollierbar. Nun hat ein Team von HZB, der Freien Universität Berlin und weiteren Einrichtungen erstmals gezeigt, dass durch Laserpulse 4f-Elektronen beeinflusst – und damit deren magnetische Eigenschaften verändert werden können. Die Entdeckung, die durch Experimente am EuXFEL und FLASH gelang, weist einen neuen Weg zu Datenspeichern mit Seltenen Erden.
- HZB-Magazin lichtblick - die neue Ausgabe ist da!Auf der Suche nach dem perfekten Katalysator bekommt HZB-Forscher Robert Seidel nun Rückenwind – durch einen hochkarätigen ERC Consolidator Grant. In der Titelgeschichte stellen wir vor, warum die Röntgenquelle BESSY II für sein Vorhaben eine wichtige Rolle spielt.
- BESSY II zeigt, wie sich Feststoffbatterien zersetzenFeststoffbatterien können mehr Energie speichern und sind sicherer als Batterien mit flüssigen Elektrolyten. Allerdings halten sie nicht so lange und ihre Kapazität nimmt mit jedem Ladezyklus ab. Doch das muss nicht so bleiben: Forscherinnen und Forscher sind den Ursachen bereits auf der Spur. In der Fachzeitschrift ACS Energy Letters stellt ein Team des HZB und der Justus-Liebig-Universität Gießen eine neue Methode vor, um elektrochemische Reaktionen während des Betriebs einer Feststoffbatterie mit Photoelektronenspektroskopie an BESSY II genau zu verfolgen. Die Ergebnisse helfen, Batteriematerialien und -design zu verbessern.