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Von Solarenergie bis Batterietechnik

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Teresa Gatti © Red

Wissenschaftler des Zentrums für Materialforschung der JLU Gießen erhalten zur Fortsetzung ihrer Projekte hohe Fördersummen.

Gießen (red/fod). Am Zentrum für Materialforschung der Justus-Liebig-Universität (JLU) wurden jetzt zwei Wissenschaftlern bedeutende Förderungen zuteil. So ist zum einen die Chemikerin Dr. Teresa Gatti mit einem ERC Starting Grant bedacht worden, wie einer Pressemitteilung zu entnehmen ist. Ihr Projekt JANUS BI (»All-liquid phase JANUS BIdimensional materials for functional nano-architectures and assemblies«) wird mit 1,5 Millionen Euro vom Europäischen Forschungsrat gefördert. Darüber hinaus ist der Physiker Dr. Matthias Elm in das Heisenberg-Programm der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) aufgenommen worden. Die Förderung in einer Gesamthöhe von rund einer halben Million Euro ermöglicht es ihm, seine Forschungsarbeiten für weitere fünf Jahre fortzusetzen, die er im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten NanoMatFutur-Projektes »Nanostrukturierte Ionenleiter-Komposite als Schlüsselkomponenten für effiziente Energiespeicher- und -wandlertechnologien« begonnen hat.

Welche Entwicklungen sind nötig, um Energieprozesse nachhaltiger zu machen? Welche neuen Nanomaterialien können als Modellsystem dienen? Welche Nanomaterialien eignen sich besonders gut zur Anwendung beispielsweise in Solarzellen und Photokatalysatoren? Dies sind nur einige der Fragen, mit denen sich Teresa Gatti beschäftigt. Sie forscht mit ihrer Arbeitsgruppe interdisziplinär an der Herstellung und physikalisch-chemischen Charakterisierung von funktionellen Komposit-Materialien für verschiedene Anwendungen zur Umwandlung von Solarenergie.

JLU-Präsident Joybrato Mukherjee gratuliert der Wissenschaftlerin sehr herzlich zu diesem »herausragenden Erfolg« zu Beginn ihrer Forschungskarriere: »Mit ihren vielversprechenden Arbeiten am Zentrum für Materialforschung trägt Dr. Gatti dazu bei, mit innovativen Lösungen einen wertvollen Beitrag für ein nachhaltiges Energiesystem der Zukunft zu liefern.« Das wissenschaftliche Interesse von Gatti gilt der Untersuchung verschiedener Klassen von Nanomaterialien zur Anwendung in optoelektronischen Geräte wie Solarzellen, LEDs und photokatalytischen Systemen. Ihre Arbeitsgruppe nutzt Methoden der Nanochemie, um diesen Materialien zusätzliche Eigenschaften zu verleihen oder diese zu Nanohybriden und Nanokompositen zusammenzufügen. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Verwendung von Materialien gelegt, die sich durch eine geringe Umweltbelastung auszeichnen und die in großen Mengen verfügbar sind.

Modellsysteme

In ihrem mit dem ERC Starting Grant ausgezeichneten Projekt JANUS BI wird Gatti eine innovative Methode zur Herstellung von asymmetrisch funktionalisierten (daher »Janus«) 2D-Materialien (Graphene) entwickeln. Dazu soll ein Prozess genutzt werden, der vollständig in der flüssigen Phase abläuft, um komplexe Feststofftransferprozesse zu vermeiden.

Die neuen Nanomaterialien sollen als Modellsysteme dienen und natürliche photosynthetische Einheiten nachahmen. Diese Materialien bilden die Basis für die im weiteren Projektverlauf geplante Erforschung nachhaltiger Energieprozesse: die Umwandlung von Photonen in elektrischen Strom, die Erzeugung von Wasserstoff aus Wasser oder die Reduktion von Kohlendioxid zu solaren Brennstoffen.

Matthias Elm untersucht seinerseits die Auswirkungen von Grenzflächen und Oberflächenveränderungen auf die elektrischen Eigenschaften von Bauelementen. Zudem leitet er seit einigen Jahren die Nachwuchsgruppe »Nanoionik und Nanoelektronik«.

Das Konzept der gezielten Veränderung von Grenzflächeneigenschaften zur Kontrolle der elektrischen Eigenschaften und damit der Funktionalität von Bauelementen wird seit langem in der Halbleiterindustrie angewendet. Dieses Prinzip der Grenzflächenanpassung überträgt Elm mit seiner Arbeitsgruppe im Rahmen seiner Heisenberg-Förderung nun auch auf ionenleitende und gemischt ionisch-elektronisch leitende Nanostrukturen, welche für eine Vielzahl von Energietechnologien wie zum Beispiel Lithium-Ionen-Batterien, Brennstoffzellen oder Sauerstoffmembranen unverzichtbar sind. Die gezielte Anpassung von Oberflächeneigenschaften durch Beschichtungen ermöglicht die Beeinflussung der Transport- und Speicherprozesse der ionen- und gemischtleitenden Nanostrukturen. Das Ziel der Forschungsarbeiten ist es, ein fundamentales Verständnis des Einflusses von Oberflächenbeschichtungen auf den Ladungstransport zu erlangen. Damit wäre es möglich, nicht nur die elektrischen Eigenschaften der Materialien gezielt einzustellen, sondern auch die Ladungsspeicherfähigkeit der Nanostrukturen zu optimieren.

»Ich freue mich sehr über die Heisenberg-Förderung für diesen profilierten Nachwuchswissenschaftler. Sie ist ein weiterer Beleg für die exzellente Forschung an unserem Zentrum für Materialforschung«, sagte JLU-Präsident Joybrato Mukherjee und gratulierte Elm sehr herzlich.

Fotos: JLU/Johannes Voigt/

Joachim Sann

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Matthias Elm © Red

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