Universität Bielefeld und HZB kooperieren zu Nanoschichten und komplexen Materialien
Anke Kaysser-Pyzalla, Thomas Frederking, Gerhard Sagerer und Stephan Becker (v. l.) unterzeichnen den Kooperationsvertrag.Foto: Universität Bielefeld
Im Februar 2015 haben Uni-Rektor Professor Dr.-Ing. Gerhard Sagerer, Uni-Kanzler Dr. Stephan Becker und die Geschäftsführer des HZB, Professorin Dr.-Ing. Anke Kaysser-Pyzalla und Thomas Frederking eine Vereinbarung über die Zusammenarbeit unterschrieben. Darin heißt es: „Die Kooperation soll zur Steigerung der wissenschaftlichen Exzellenz der Partner und zur Entwicklung regionaler Kompetenznetzwerke in Forschung, Lehre und Ausbildung des wissenschaftlichen Nachwuchses beitragen.“
Die HZB-Spitze besuchte im Februar die Universität Bielefeld, speziell die Laborräume für Helium-Ionen-Mikroskopie, für die Herstellung ultradünner Schichtsysteme sowie für Kleinwinkelröntgenstreuung und Polymer-Charakterisierung. Außerdem wurde der neue Ersatzneubau für die Experimentalphysik besichtigt. In Gesprächen mit dem Physiker Professor Dr. Günter Reiss, Arbeitsgruppe Dünne Schichten & Physik der Nanostrukturen, und dem Chemiker Professor Dr. Thomas Hellweg, Arbeitsgruppe Physikalische und Biophysikalische Chemie, wurden konkrete Inhalte der weiteren Zusammenarbeit ausgelotet: Geräte und Einrichtungen sollen gemeinsam genutzt werden, Wissenschaftliche Beschäftige des HZB sollen an der Universität lehren können und Professuren sollen gemeinsam berufen werden. Dafür legt die Vereinbarung den Grundstein.
Zusammenarbeit seit 2013
Die beiden Institutionen arbeiten bereits seit 2013 zusammen: Im DFG- geförderten Schwerpunktprogramm „Topologische Isolatoren“ erforschen Physikerinnen und Physiker der Universität Bielefeld und des HZB Materialien mit neuen Quanteneigenschaften für künftige Elektronik-Bauelemente. Die Bielefelder Chemie kooperiert darüber hinaus in einem vom BMBF geförderten Verbundforschungsvorhaben mit dem HZB: Gemeinsam sollen neue experimentelle Möglichkeiten zur Untersuchung von Nanomaterialien entwickelt werden.
Schwerpunkte an der Uni Bielefeld
Die Universität Bielefeld hat sich in ihrem Profilschwerpunkt Molekular- und Nanowissenschaften an den Schnittstellen zwischen Physik, Chemie, Biologie und Bioinformatik national und international sichtbar positioniert. Die aktuellen Forschungsschwerpunkte reichen von der Physik und Chemie molekularer Einzelprozesse in organischen Systemen über Nanoschichten und Nanopartikel bis hin zur Erforschung bakterieller, pflanzlicher und tierischer Zellen.
- 3D-Magnetfeld-Experiment an BESSY II bringt Spintronik voran(Fe0.63Ni0.3Pd0.07)3P oder kurz FNPP ist ein magnetisches Material, das auch schon bei Raumtemperatur komplexe magnetische Strukturen zeigt. Das macht das Material für die Spintronik interessant, die Datenverarbeitung mit deutlich weniger Energieeinsatz ermöglichen würde, zum Beispiel neuartige Datenspeicher. Allerdings müsste es dafür gelingen, die gewünschten Strukturen kontrolliert zu erzeugen und zu verändern, und das ist bisher noch eine Herausforderung. Eine neue Studie unter Federführung des HZB ist hier nun einen Schritt vorangekommen. Mit einem weltweit einzigartigen Instrument, dem VEKMAG an BESSY II, zeigten sie, dass ein sehr kleines äußeres Magnetfeld in der Ebene der Strukturen ausreicht, um diese zu verändern.
- Grüner Wasserstoff: Ultradünne Nickeloxidschichten erweisen sich als überlegenUltradünne Nickeloxid-Beschichtungen können die Leistung von Wasserelektrolyseuren mit Anionenaustauschmembran (AEM) deutlich verbessern. Dies hat ein Team um Dr. Michelle Browne nachgewiesen: Eine nur 10 Nanometer dicke Nickeloxidschicht übertrifft dabei die Leistung von herkömmlichen Nickeloxid-Pulverelektroden, benötigt dabei jedoch weniger als 1 % des Katalysatormaterials. Die Studie ist im „Journal of Materials Chemistry A“ veröffentlicht.
- BESSY II: Aufgedampfte Perowskit-Schichten in Tandem-Solarzellen verbessertPerowskit-Silizium-Tandem-Solarzellen erzielen deutlich höhere Wirkungsgrade als reine Silizium-Solarzellen. Ein besonders attraktives Verfahren, um diese Tandem-Solarzellen zu produzieren, ist die Co-Verdampfung der Perowskit-Vorläufermoleküle auf die Silizium-Teilzelle. Ein Team am HZB hat nun das Schichtwachstum auf Nanometerskala an BESSY II analysiert und einen neuen Weg gefunden, die Qualität der Perowskit-Schicht zu verbessern: Das Einbringen einer dünnen Keimschicht aus Cäsiumchlorid zwischen die beiden Teilzellen fördert ein gleichmäßiges Perowskit-Wachstum und unterdrückt die Bildung von unerwünschtem Bleijodid an der Grenzfläche.