Materialwissenschaften (Physik und Astronomie)

 

Geladene Tropfen können Korrosion von Oberflächen bewirken mehr

Organische zweidimensionale Kristalle (O2DCs) sind synthetische Schichtmaterialien mit programmierbaren Topologien und schichtabhängigen physikalischen Eigenschaften, die sich zur Untersuchung elektronischer und ionischer Transportphänomene eignen. Die Entwicklung von On-Water-Oberflächensynthesestrategien zur Herstellung von O2DC-Filmen von der Mono- bis zur Few-Layer-Struktur mit maßgeschneiderten Architekturen ermöglicht eine präzise Einstellung der elektronischen Struktur und Oberflächenladung sowie ihre Integration in Van-der-Waals-Heterostrukturen, Elektronik und Membrantechnologien. mehr

Die Wiederverwertung von Abfall ist ein Grundpfeiler nachhaltiger Produktions- und Energiesysteme. Dabei spielen Stoffumwandlungen kleiner Moleküle eine entscheidende Rolle. Diese sind ohne Katalysatoren, also Stoffen, welche die Reaktionsgeschwindigkeit beeinflussen, nicht realisierbar. Die elektrochemische Produktion von chemischen Grundstoffen unter Einsatz von grünem Strom spielt hier eine Schlüsselrolle. Um solche Prozesse im industriellen Maßstab nutzen zu können, benötigen wir grundsätzlich bessere Katalysatoren als sie heute verfügbar sind. mehr

Die Bewegung von Atomen ist entscheidend für chemische und strukturelle Umwandlungen in Molekülen. Aktuelle Forschungen ermöglichen es, molekulare Schwingungen in einzelnen Graphen-Nanobändern mithilfe von Femtosekunden-Kohärenter-Anti-Stokes-Raman-Spektroskopie zu untersuchen. Diese Methoden bieten neue Perspektiven zur Beobachtung und Steuerung atomarer Bewegungen und unterstützen das Verständnis komplexer Licht-Materie-Wechselwirkungen. mehr

Wiederaufladbare Batterien (Akkus) haben unser Leben verändert, von Elektrofahrrädern bis hin zu Elektroautos, von heimischen Solarkraftwerken bis zu Gartengeräten. Doch sie haben auch Nachteile: Batterien laufen aus und können brennen. Deshalb wird an der Entwicklung von Feststoffbatterien gearbeitet, die sicherer und leistungsfähiger sind. Unsere Gruppe untersucht Feststoffbatterien auf mikroskopischem Niveau, um Alterungserscheinungen zu verstehen, zu reduzieren und deren Leistung zu verbessern.  mehr

Der Nachweis altermagnetischer Eigenschaften mithilfe der resonanten Röntgen-Nanobildgebung schafft ein leistungsstarkes Werkzeug für zukünftige 3D- und Echtzeitstudien magnetischer Texturen mehr

Die Analyse elastischer Verformungen von Verbundwerkstoffen in Echtzeit und 3D ist eine Herausforderung. Dies gelingt einer neuen Methode, die Shahrouz Amini und sein Team entwickelten. Sie kombiniert die herkömmliche Raman-laserspektroskopische Bildgebung mit einem Nanoindenter, der kontrolliert Verformungen erzeugt. Damit der Laserstrahl die Reaktion darauf ungestört und hochaufgelöst auf der Oberseite des Materials erfassen kann, positionierte Amini den Nanoindenter unterhalb des Materials. Die innovative Methode eröffnet neue Möglichkeiten für die Entwicklung optimierter Materialien.
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Ein Forschungsteam des Max-Planck-Instituts für Nachhaltige Materialien hat eine neue Designstrategie zur Metallproduktion entwickelt, die Gewinnung,Herstellung, Mischung und Verarbeitung in einem einzigen Prozessschritt vereint. Da die Methode Wasserstoff statt Kohlenstoff als Energieträger undReduktionsmittel nutzt, entsteht kein CO2. Bei nur 700 °C werden die Metallerze zu anwendungsfertigen Legierungen verarbeitet, ohne mehrmaligesErhitzen und Abkühlen. Dies spart 40 % Energie im Vergleich zur konventionellen Metallurgie. mehr

Durch die Kombination neuartiger Materialien zu elektromagnetischen Quantenschaltkreisen kann der Schaltkreis als empfindliche Sonde für die Materialstruktur verwendet werden, und starke Quanteneffekte im Material können genutzt werden, um eine neue Klasse von Geräten für die Quantentechnologie herzustellen. mehr

In meiner Gruppe arbeiten wir an neuen Rechenmethoden zur Beschreibung von elektronisch-angeregten Zuständen in Molekülen. Diese sollen sich vor allem auf Übergangsmetall-Komplexe anwenden lassen. Um auch Anregungen zwischen organischen Liganden und dem Metall-Zentrum beschreiben zu können, benutzen wir den Ansatz der zeitabhängigen Störungstheorie. Wir konnten dabei erreichen, dass auch Anregungen aus entarteten Grundzuständen möglich sind. Ferner haben wir eine einfache Methode entwickelt, welche die Genauigkeit der berechneten Anregungsenergien verbessert. mehr