EXC 2089:  e-conversion 2.0

• Fachliche Zuordnung: Chemische Festkörper- und Oberflächenforschung ; Molekülchemie ; Physik der kondensierten Materie ; Physikalische Chemie ; Theoretische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2019
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 390776260

Die heutige Energieforschung ist stark in verschiedene Disziplinen gegliedert, die Energie-technologien mittels vertikaler Ansätze von der Grundlagenforschung bis hin zur Anwendung entwickeln. Der Cluster e-conversion verfolgt hingegen einen horizontalen Ansatz basierend auf der Erkenntnis, dass bestimmte mikroskopische Anregungen und Prozesse gleichermaßen verschiedenen Energietechnologien zugrunde liegen, von der Photovoltaik über die (Photo)Elektrokatalyse bis hin zu Batterien. Die Nutzung von Synergien über sonst disjunkte Energietechnologien hinweg und der Fokus auf wohldefinierten Modellsystemen hat es e-conversion 1.0 ermöglicht, mit großem Erfolg grundlegende Prozesse der Energieumwandlung zu erforschen. Diese Arbeiten – in über 930 Publikationen veröffentlicht – haben eine Fülle funktionaler Materialien und Strukturen hervorgebracht und spannende neue Wege in der Energieforschung eröffnet. Aufbauend auf diesem starken Fundament wird e-conversion 2.0 neue Herausforderungen angehen, die aus der gestiegenen Komplexität unserer Energiesysteme, dem diversifizierten Ressourcenbedarf und den sich fortwährend ändernden (geo)politischen Rahmenbedingungen hervorgehen. Drei übergreifende Themen werden unsere Forschung leiten: die Steuerung komplexer Mechanismen, die Entwicklung nachhaltiger Strategien, und die massive Beschleunigung der Forschungsprozesse. Zusammen treiben diese Ansätze unsere Innovationen, maximieren die Effizienz bestehender und eröffnen neuartige Konzepte zur Energieumwandlung und -Speicherung. Mit Blick auf die inhärente Komplexität der Energieumwandlung richten wir nun den Fokus auf die Steuerung gekoppelter (Quasi-)Teilchen und Licht-Materie-Wechselwirkungen sowie die Nutzung skalenübergreifender Unordnung in realistischen Energiesystemen, um Effizienz zu steigern und neuartige Funktionsweisen zu erschließen. So entstehen innovative Lösungen durch nachhaltiges Materialdesign, Multifunktionalität und Verlängerung der Lebenszyklen, z.B. durch Nutzung dynamischer Katalyse zur Aktivierung und Regeneration von Katalysatoren oder die gezielte Erneuerung von Interphasen. Um neue Entdeckungen rasch in innovative Technologien umzusetzen, wird e-conversion 2.0 Hochdurchsatz-Experimente sowie Theorie- und KI-gestütztes Lernen integrieren, wodurch eine neue Generation von „dateninformierten Forschenden“ ausgebildet wird. Basierend auf diesem umfassenden Ansatz werden innovative, hybride Energiekonzepte (z. B. Solarbatterien) entwickelt, die existierenden Systeme synergistisch kombinieren und so flexible und effiziente Lösungen für zukünftige Energiesysteme ermöglichen. Eingebettet in eines der wichtigsten Technologiezentren Europas und unterstützt durch eine Partnerschaft mit dem Deutschen Museum sind wir hervorragend positioniert, um Innovationen hervorzubringen, die breite Öffentlichkeit zu informieren und die nächste Generation von Energiewissenschaftlern auszubilden, um die dringend notwendige Energiewende weiter voranzutreiben.

• DFG-Verfahren: Exzellenzcluster (ExStra)
• Antragstellende Institution: Technische Universität München (TUM)
• Mitantragstellende Institution: Ludwig-Maximilians-Universität München
• Beteiligte Institution: Deutsches Museum (DM); Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft (FHI); Max-Planck-Institut für Festkörperforschung (MPI-FKF)
• Sprecherinnen / Sprecher: Professor Dr. Frédéric Laquai; Professorin Dr. Jennifer Rupp; Professor Ian D. Sharp, Ph.D.
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professor Dr. Aliaksandr Bandarenka; Professor Dr. Emiliano Cortés; Professor Dr. David Egger; Professorin Dr. Johanna Eichhorn; Professor Dr. Benjamin Fingerhut; Professor Dr. Jonathan J. Finley; Professor Dr. Roland A. Fischer; Professor Dr. Hubert A. Gasteiger; Professor Dr. Achim Hartschuh; Professorin Dr. Ivana Ivanovic-Burmazovic; Professorin Dr. Katharina Krischer; Professorin Dr. Barbara Lechner; Professor Dr. Tim Liedl; Professorin Dr. Bettina Valeska Lotsch; Professor Dr. Peter Müller-Buschbaum; Professor Dr. Knut Müller-Caspary; Professor Dr. Christian Ochsenfeld; Professor Dr. Karsten Reuter; Professor Dr. Patrick Rinke; Professorin Dr. Beatriz Roldan Cuenya; Professor Dr.-Ing. Helge Sören Stein; Professor Dr. Alexander Urban