HZB stellt Forschung an Thermoelektrika vor
HZB-Gruppe bei der ICT/ECT2015. Von links nach rechts: Dr. Klaus Habicht (Leiter der Abteilung "Methoden zur Charakterisierung von Transportphänomenen in Energiematerialien"), Dr. Tommy Hofmann, Dr. Katharina Fritsch, Dr. Britta Willenberg, Dr. Katrin Meier-Kirchner
Die "International Conference on Thermoelectrics (ICT)" und die "European Conference on Thermoelectrics (ECT) " fanden in diesem Jahr vom 29.06.2015 bis zum 02.07.2015 in Dresden statt. Das HZB war bei diesem internationalen, multidisziplinären Treffen zum ersten Mal vertreten. Dabei präsentierte die HZB Abteilung "Methoden zur Charakterisierung von Transportphänomenen in Energiematerialien" um Dr. Klaus Habicht ihre Forschung mit zwei Vorträgen und einem Poster.
Dr. Tommy Hofmann präsentierte einen Vortrag zu den thermoelektrischen Eigenschaften von nanostrukturiertem Silizium, das im HZB über ein Ätzverfahren hergestellt und mittels makroskopischer Charakterisierungsmethoden und mikroskopischer Sonden untersucht wird. Dieses Material ist zurzeit von besonders großem Interesse, da Silizium im Gegensatz zu thermoelektrischen Materialien wie Bi2Te3 oder PbTe in der Natur reichlich vorhanden, nicht giftig und preiswert ist. Die Nanostrukturierung dieses einfachen Materials eröffnet neue Möglichkeiten, die thermoelektrische Effizienz des Materials zu erhöhen, indem zum Beispiel die thermische Leitfähigkeit durch künstlich eingebrachte Grenzflächen verringert wird. Die thermische Leitfähigkeit als makroskopische Größe ist wiederum mit dem Transport von Gitterschwingungen oder Phononen auf mikroskopischer Ebene verbunden, zu dem die Techniken der inelastischen Neutronenstreuung am Forschungsreaktor BER II des HZB einen idealen Zugang bieten.
In einem zweiten Vortrag gab Dr. Katharina Fritsch einen Überblick über die am HZB verfügbaren Methoden für die Forschung an Thermoelektrika und stellte beispielhaft ausgesuchte Forschungsprojekte der Abteilung vor. So wurden neben nanostrukturiertem Silizium Experimente zur Gitterdynamik und der elektronischen Bandstruktur in niedrig-dimensionalen thermoelektrischen Einkristallen sowie strukturelle Untersuchungen an Skutteruditverbindungen diskutiert.
Der Zusammenhang zwischen Struktur und Funktionalität in Skutteruditverbindungen war auch Thema des von Dr. Britta Willenberg präsentierten Posters mit dem Titel "Yb-filled skutterudites: a combined macroscopic and microscopic approach", welches die Ergebnisse eines Kooperationsprojekts der Abteilung mit dem Institut für Werkstoff-Forschung am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln vorstellte.
Insgesamt war die Konferenz eine gute Gelegenheit, Feedback zu unseren Forschungsprojekten zu erhalten und die experimentelle Infrastruktur sowie die Forschungsmöglichkeiten am HZB einem internationalen Publikum vorzustellen. Mit unserem Forschungsprogramm haben wir das Interesse von neuen möglichen Kooperationspartnern geweckt.
- Nanosilber als Elektrokatalysator für die CO₂-VerwertungDurch Elektrolyse lässt sich CO2 zu CO reduzieren, einem Ausgangsstoff für weitere chemische Produkte wie beispielsweise Kraftstoffe. Im Rahmen des GreenQUEST-Projekts hat ein internationales Team um den HZB-Chemiker Prashanth Menezes Katalysatorschichten aus Silbernanopartikeln systematisch untersucht und dabei sowohl die Partikelgröße als auch deren Dichte variiert. Die beste Ausbeute wurde mit Nanopartikeln mit Durchmessern von etwa 10 nm erzielt, die locker verteilt waren. Darüber hinaus zeigten sie, wie sich die Wirtschaftlichkeit der elektrochemischen Zelle durch eine zusätzliche chemische Reaktion an der Anode verbessern lässt, indem gleichzeitig wertvolle Ameisensäure, Wasserstoff und CO erzeugt wird.
- BESSY II: Erster Film von Spinwellen im Nano-OszillatorSpin-Hall-Nano-Oszillatoren sind winzige Bauelemente auf Basis von ultradünnen CoFeB-Schichten. Sie wandeln Gleichstrom in Mikrowellensignale um und gelten als Option für eine besonders effiziente drahtlose Kommunikation oder für eine neue Technologie der Datenverarbeitung, die vom Gehirn inspiriert ist. Ein schwedisch-deutsches Team konnte nun an BESSY II zum ersten Mal die Magnetisierungsdynamik im Inneren eines solchen Spin-Hall-Nano-Oszillators abbilden, sozusagen filmen. Dazu nutzten sie die zeitaufgelöste Röntgen-Rastertransmissionsmikroskopie am MAXYMUS-Instrument. Die Abbildungen zeigen Merkmale von Spinwellen, die in den bisherigen indirekten Messverfahren nicht sichtbar waren. Die Studie ist in „Advanced Materials“ veröffentlicht.
- Marcel Risch wird Professor an der Freien Universität BerlinSeit August 2026 ist Marcel Risch Professor (W2-S) im Fachbereich Physik an der Freien Universität Berlin. Seine Nachwuchsgruppe wird zur Abteilung Mechanismen nachhaltiger Elektrokatalyse. Risch erforscht die fundamentalen Mechanismen elektrokatalytischer Reaktionen und entwickelt auf dieser Grundlage wissens- und datengetriebene Strategien zur Verbesserung von Elektrokatalysatoren für die nachhaltige Erzeugung von Wasserstoff, Kraftstoffen und Chemikalien.