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: 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.
- Neues Instrument bei BESSY II: Die OÆSE-Endstation in EMILAn BESSY II steht nun ein neues Instrument zur Untersuchung von Katalysatormaterialien, Batterieelektroden und anderen Energiesystemen zur Verfügung: die Operando Absorption and Emission Spectroscopy on EMIL (OÆSE) Endstation im Energy Materials In-situ Laboratory Berlin (EMIL). Ein Team um Raul Garcia-Diez und Marcus Bär hat die Leistungsfähigkeit des Instruments an elektrochemisch abgeschiedenem Kupfer demonstriert.
- 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.