In-situ-Mikroskopie mit Elektronen, Röntgenstrahlen und Rastersonden

Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung - Gesamtprojekt


Details zum Projekt

Projektleiter/in:
Prof. Dr. Erdmann Spiecker


Beteiligte FAU-Organisationseinheiten:
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Mikro- und Nanostrukturforschung)

Mittelgeber: DFG / Graduiertenkolleg (GRK)
Akronym: GRK 1896
Projektstart: 01.10.2013
Projektende: 31.03.2018


Abstract (fachliche Beschreibung):


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.

Teilprojekte:

Structure-property relations of individual nanowires
Wachstum und Stabilität anisotroper Nanopartikel in Flüssigkeit
Nucleation, growth and degradation of anisotropic nanoparticles
Geometric and electronic structure of metal-organic nanowires
Electrical properties of nanowires and nanowire networks
Local leakage currents in nanoparticulate films
Mechanical switching of molecules on surfaces
Adhesion and friction of particles on model surfaces
Strength and toughness of interfaces at small scales
Sliding of incommensurate interfaces in layered compounds
Plasticity at interfaces in complex compounds
Atomistic simulation of mechanical properties of nanostructures and interfaces
Mechanische Eigenschaften und Bruchverhalten von dünnen Schichten


Publikationen
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Wirth, J., Lenz, M., Englisch, S., Rosiwal, J., Weiser, M., Apeleo Zubiri, B.,... Spiecker, E. (2019). Correlative 3D Characterization of High Temperature Oxide Scales on Co-Base Superalloys Using Nano-CT and FIB/SEM Tomography. (pp. 390-391). Cambridge University Press.
Wu, M., Tafel, A., Hommelhoff, P., & Spiecker, E. (2019). Determination of 3D electrostatic field at an electron nano-emitter. Applied Physics Letters, 114(01), 013101. https://dx.doi.org/10.1063/1.5055227
Hutzler, A., Matthus, C., Dolle, C., Rommel, M., Jank, M.P.M., Spiecker, E., & Frey, L. (2019). Large-Area Layer Counting of Two-Dimensional Materials Evaluating the Wavelength Shift in Visible-Reflectance Spectroscopy. Journal of Physical Chemistry C. https://dx.doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b00957
Hutzler, A., Fritsch, B., Jank, M.P.M., Branscheid, R., Spiecker, E., & März, M. (2019). Preparation of Graphene-Supported Microwell Liquid Cells for In Situ Transmission Electron Microscopy. Journal of Visualized Experiments, 149. https://dx.doi.org/10.3791/59751
Schwenger, J., Romeis, S., Herre, P., Yokosawa, T., Finsel, M., Leib, E.W.,... Peukert, W. (2019). Pressure induced local phase transformation in nanocrystalline tetragonal zirconia microparticles. Scripta Materialia, 163, 86-90. https://dx.doi.org/10.1016/j.scriptamat.2018.12.035
Englisch, S., Wirth, J., Przybilla, T., Apeleo Zubiri, B., Wang, J., Vogel, N., & Spiecker, E. (2019). Scale-Bridging 3D-Analysis of Colloidal Clusters Using 360° Electron Tomography and X-Ray Nano-CT. (pp. 392-393-393). Cambridge University Press.
Apeleo Zubiri, B., Weissenberger, T., Przybilla, T., Wirth, J., Englisch, S., Drobek, D.,... Spiecker, E. (2019). Scale-Bridging 3D Analysis of Micro-/Macroporous Zeolite Particles Using X-Ray Nano-Tomography and Electron Tomography. (pp. 396-397-397). Cambridge University Press.
Wirth, J., Englisch, S., Wiktor, C., Taccardi, N., Apeleo Zubiri, B., Wasserscheid, P., & Spiecker, E. (2019). Structural Analysis of Liquid Metal Catalysts in Porous Silica Utilizing Nano-CT and Analytical Transmission Electron Microscopy. (pp. 422-423-423). Cambridge University Press.
Wirth, J., Englisch, S., Wiktor, C., Taccardi, N., Wasserscheid, P., & Spiecker, E. (2018). Correlative 3D-Characterization of Liquid Metal Catalysts (LMC) utilizing X-ray and Analytical Electron Microscopy. In Microscopy Society of America 2018 (Eds.), Microscopy & Microanalysis 2018 (pp. 556-557). Saskatoon, Saskatchewan, Canada, CA.
Hutzler, A. (2018). Development of advanced liquid cell architectures for high performance in situ transmission electron microscopy in materials sciences (Dissertation).

Zuletzt aktualisiert 2018-22-11 um 18:01