EXC 2089:  e-conversion

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

Die aktuelle Energieforschung fokussiert sich auf einzelne Technologien und damit verbundene Materialien. Durch Ausrichtung auf die funktionsbegründenden Materialgrenzflächen etabliert der Cluster e-conversion einen hierzu komplementären Denkansatz, der wichtige Strategien zur Energiekonversion von Photovoltaik über (Photo)Elektrokatalyse bis zu Batterien verbrückt. Kritische Engpässe wie Rekombinationsverluste, Überspannungen und Widerstände entstehen durch ungenügende Kontrolle mikroskopischer Anregungs- und Energieumwandlungsprozesse (e-conversion) an diesen Grenzflächen. Wir verbinden daher die schlagkräftigen Konzepte der Nanowissenschaften und grundlagenorientierter Energieforschung, um definierte und einstellbare Referenzsysteme zu erzeugen und durch deren umfassende (operando) Charakterisierung ein fundamentales Verständnis zu erarbeiten. Hierfür werden wir Materialien in ihren Grundeinheiten strukturieren und mit kontrollierter Morphologie und molekularer Architektur räumlich gestalten. Wir werden Prozesse bis in den atomaren Bereich auflösen und bis auf Femtosekunden verfolgen und steuern. Dedizierte Forschungslinien befassen sich mit Umwandlungsprozessen an Grenzflächen zwischen festen Phasen, zwischen Feststoffen und Flüssigkeiten und zwischen molekularen Schichten und Feststoffen. Bisher unausgeschöpfte Synergien, frische Denkweisen und eine stringente Kohärenz des Forschungsprogramms entstehen dabei durch vergleichbare Materialien und Prozesse in verschiedenen Energieanwendungen und durch das notwendige Zusammenspiel verschiedener Grenzflächen für spezifische Energieumwandlungen.Mit dieser Agenda fungiert e-conversion als Innovationsplattform für die Entwicklung neuartiger mikroskopischer Konzepte. Die erweiterte Wissensbasis und das tiefe Verständnis der entscheidenden Engpässe werden ganz neue Ansätze hin zu gesteigerten Effizienzen, verbesserten Stabilitäten und einer erneuerbaren Rohstoffbasis eröffnen. Indem der Cluster seine auf Mechanismen abzielende Forschung bewusst auf eine große Bandbreite von Materialien und Morphologien ausdehnt und sie bis zu skalierbaren Synthese- und Prozessierungsmethoden vorantreibt, schafft er die Grundlagen für die Entwicklung einer Vielzahl neuer Systeme mit optimierten optoelektronischen, photo- und elektrokatalytischen Funktionen.Für diese ambitionierte Zielsetzung kann der Cluster auf einen wissenschaftlichen Verbund von Experten und Infrastruktur in den Nano- und Energiewissenschaften zurückgreifen, der so einzig im Münchner Raum gegeben ist. Nachwuchswissenschaftler profitieren stark von der dynamischen Umgebung des Clusters und erhalten umfassende Förderung durch Anschubfinanzierungen, Stipendien, sowie Workshop-, Mentoring-, Familien- und Gleichstellungsprogramme. Diese und alle anderen Anstrengungen werden dabei vom Enthusiasmus und Willen getrieben, eine vielseitige und stimulierende Wissenschafts- und Ausbildungsumgebung für junge und erfahrene Forscher zu schaffen.

• DFG-Verfahren: Exzellenzcluster (ExStra)
• Antragstellende Institution: Technische Universität München (TUM)
• Mitantragstellende Institution: Ludwig-Maximilians-Universität München
• Beteiligte Institution: Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion (CEC); Max-Planck-Institut für Festkörperforschung (MPI-FKF)
• Sprecher: Professor Dr. Thomas Bein; Professor Dr. Ulrich Heiz, seit 6/2020; Professor Dr. Karsten Reuter, seit 6/2020
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professor Dr. Johannes V. Barth; Professor Dr. Jochen Feldmann; Professor Dr. Jonathan J. Finley; Professor Dr. Roland A. Fischer; Professor Dr. Hubert A. Gasteiger; Professor Dr. Achim Hartschuh; Professorin Dr. Corinna Hess; Professorin Dr. Katharina Krischer; Professor Dr. Dario Leister; Professor Dr. Johannes A. Lercher; Professorin Dr. Bettina Valeska Lotsch; Professor Dr. Stefan Maier; Professor Dr. Peter Müller-Buschbaum; Professor Dr. Frank Neese; Professor Dr. Christian Ochsenfeld; Professor Dr. Bernhard Rieger; Professor Dr. Robert Schlögl; Professor Dr. Wolfgang Schnick; Professor Ian D. Sharp, Ph.D.; Professor Dr. Martin Stutzmann; Professorin Dr. Regina de Vivie-Riedle (†); Professor Dr. R. Thomas Weitz