In-situ Characterization of Nanomaterials with Electrons, X-rays/Neutrons and Scanning Probes (GRK 1896)

Innovative Forschung an neuen Materialien und Funktionswerkstoffen hat nicht nur für den Technologiestandort Deutschland eine wichtige Bedeutung, sondern spielt auch bei der Bewältigung globaler Herausforderungen, wie etwa dem Ausbau erneuerbarer Energien, eine zentrale Rolle. Die Nanotechnologie eröffnet hierbei weitreichende Möglichkeiten, Materialien auf kleinster Ebene zu strukturieren, was zu neuen Eigenschaften und Funktionalitäten führt. Um auf dieser Basis neue Materialien und Bauteile gezielt entwickeln zu können, sind moderne Methoden der Nanocharakterisierung unverzichtbar. Der Einsatz von kurzwelliger Strahlung - schnelle Elektronen, Röntgen-/Neutronenstrahlung - sowie von Rastersonden erlaubt in herausragender Weise die Untersuchung der äußeren und inneren Materialstruktur auf atomarer und Nanometerskala. Darüber hinaus eröffnen neue in-situ-Methoden einzigartige Möglichkeiten, die Entstehung, Stabilität und mechanische Integrität von Nanostrukturen direkt auf mikroskopischer Skala zu untersuchen und Zusammenhänge zwischen Struktur und Funktionalität aufzuklären. Somit werden die in-situ-Methoden zu zentralen Werkzeugen moderner Materialentwicklung. Das Graduiertenkolleg bringt erstmals die drei wichtigsten Säulen der Nanocharakterisierung in einem strukturierten Promotionsprogramm zusammen. Neben der methodenübergreifenden und interdisziplinären Ausbildung der nächsten Generation von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern sowie Ingenieurinnen und Ingenieuren in modernen Nanocharakterisierungsmethoden steht dabei die Neu- und Weiterentwicklung von in-situ-Verfahren im Vordergrund. Diese werden im Graduiertenkolleg eingesetzt, um grundlegende Fragestellungen zur Bildung, Stabilität und Funktionalität von komplexen Nanostrukturen und Grenzflächen zu untersuchen. Im Projektbereich A "Funktionale Nanostrukturen und Netzwerke" wird der Fragestellung nachgegangen, wie sich Eigenschaften einzelner Nanostrukturen auf Netzwerke übertragen und deren Funktionalität bestimmen. Im Projektbereich B "Mechanische Eigenschaften von Grenzflächen" werden Grenzflächen unterschiedlicher Struktur und Bindungsstärke unter gezielten Belastungen untersucht. Das gemeinsame Studium von funktionalen und mechanischen Eigenschaften mittels komplementärer, skalenübergreifender in-situ-Methoden ist hierbei einzigartig. Die Doktorandinnen und Doktoranden im Graduiertenkolleg werden durch das Erlernen mehrerer komplementärer Methoden sowie die Einbindung in internationale Zusammenarbeit hervorragend auf zukünftige Führungsaufgaben in der modernen Materialforschung vorbereitet.