Dynamische Umstrukturierungen von Katalysatoren und Instabilitäten an Grenzschichten: eine experimentelle und theoretische Studie

• Antragsteller: Professor Dr. Ronald Imbihl
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 409299786

Im bistabilen Bereich der katalytischen Reaktionen NH3 + O2 und CH3OH + O2 tritt auf einer Rh(110)Oberfläche eine neue Art von Frontinstabilität auf. Am Äquistabilitätspunkt der beiden stabilen Phasen ist die Phasengrenze O-reich/O-arm nicht mehr stationär, sondern es laufen lokalisierte Anregungen ähnlich wie Pulse entlang der Frontlinie. In dem angestrebten Vorhaben beabsichtigen wir den Mechanismus der wandernden Frontanregungen in einem kombinierten Ansatz aus experimentellen Untersuchungen und theoretischer Modellierung aufzuklären. Ausgehend von der Vorstellung, dass die lokalisierten Anregungen das Ergebnis der Kopplung zwischen reaktions-induzierter Aufrauhung der Oberfläche und lokaler Anregbarkeit sind, versuchen wir ein realistisches mathematisches Modell zu entwickeln, das die beobachteten Phänomene reproduziert. In Hannover und in Bremen werden wir in situ PEEM (= Photoelektronen-Emissionsmikroskopie) und in situ LEEM (= low energy electron microscopy) anwenden, um die Oberflächenphasen in der Umgebung der Frontlinie strukturell und chemisch zu charakterisieren. Das realistische mathematische Modell soll in enger Zusammenarbeit zwischen den Arbeitsgruppen in Hannover und Moskau entwickelt werden. Die Simulationen selbst und die mathematische Analyse werden von der Gruppe in Moskau ausgeführt. Im Erfolgsfalle würde uns die Aufklärung der Frontinstabilität einen potentiellen Mechanismus für die in der Katalyse häufig beobachtete Aufrauhung von Oberflächen unter Reaktionsbedingungen liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Kooperationspartner: Dr. Alexander Makeev (†)