SFB 1411:  Produktgestaltung disperser Systeme

• Fachliche Zuordnung: Wärmetechnik/Verfahrenstechnik ; Chemie ; Materialwissenschaft und Werkstofftechnik ; Mathematik ; Physik
• Förderung: Förderung seit 2020
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 416229255

Ziel des SFB 1411 ist die Entwicklung neuer Methoden zur Gestaltung nanopartikulärer Produkte, also Partikelsystemen mit kontrollierter Größe, Form und Zusammensetzung. Dieses Ziel wird durch einen zweistufigen Ansatz erreicht. Zunächst werden prädiktive Modelle zur Beschreibung von Struktur-Eigenschafts-Funktionen erstellt. Eine gewünschte Zieleigenschaft des Partikelsystems wird durch mathematische Optimierung dieser Funktion erreicht. Im zweiten Schritt werden Modelle für Prozess-Struktur-Funktionen aufgestellt. Deren Optimierung führt zu idealen Prozessbedingungen zur Herstellung von Partikelsystemen mit der gewünschten Struktur. Diese Vision wird in vier eng verbundenen Forschungsbereichen entwickelt, die sich auf die Partikelbildung (RA A), deren chromatographischer Trennung (RA B), die umfassende Charakterisierung (RA C) sowie die Modellierung und Optimierung (RA D) konzentrieren. In der ersten Förderperiode wurden wichtige Fortschritte auf dem Weg zur gezielten Herstellung von isotropen Partikeln, zur Größenausschlusschromatographie und zur Strukturoptimierung von Partikelanordnungen in dünnen Filmen erzielt. Mit der Etablierung von innovativen Methoden, weiter verbesserter Infrastruktur und noch verstärkter interdisziplinärer Zusammenarbeit in der zweiten Förderperiode wird der Ansatz entscheidend weiterentwickelt. Die kontinuierliche Partikelherstellung wird auf anisotrope Systeme übertragen, die Synthese mit der Affinitätschromatographie direkt gekoppelt, wobei noch leistungsstärkere, wechselwirkungsbasierte Trennverfahren untersucht werden. Darüber hinaus wird die Rolle von Verteilungen und nicht-idealen Anordnungen bei der Strukturbildung als ein zentrales neues Motiv in der zweiten Förderperiode etabliert. Dazu wird ein grundlegendes Verständnis der Selbstorganisation partikulärer Bausteine, sowie der Beeinflussung funktionaler Eigenschaften (optische Effekte, chromatographische Trennschärfe) durch intelligente Strukturierung erarbeitet. Diese Kenntnisse ermöglichen es auch die die Rolle von Defekten zu verstehen und robuste Prozesse mit optimierter Leistung zu entwickeln. Die erstklassische Forschungsinfrastruktur an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, der Universität Duisburg-Essen und dem Helmholtz-Institut für Erneuerbare Energien bietet die ideale Plattform für den SFB 1411. Mit einem breiten Netzwerk von internationalen Partnern und einer Reihe von internationalen Konferenzen und Workshops ist der SFB 1411 als sichtbares Forschungszentrum für Partikeltechnik fest etabliert. Mit dem interdisziplinären Graduiertenkolleg, einer zukunftsweisenden Dateninfrastruktur, einem kohärenten Maßnahmenpaket zur Förderung von Gleichstellung und Diversität und einem Projekt zur Wissenschaftskommunikation gestaltet der SFB 1411 aktiv das nationale und internationale Forschungsfeld sowie das Profil der FAU und der beteiligten Institute.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche

Laufende Projekte

• A01 - Kontinuierliche Synthese und Strukturbildung von farbigen Nanopartikeln (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Peukert, Wolfgang ;  Segets, Doris ;  Vogel, Nicolas )
• A02 - Maßgeschneiderte hierarchische Halbleiterpartikeln (Teilprojektleiterin Segets, Doris )
• A03 - Kontinuierliche Durchflusssynthese von Patchy Partikeln mit maßgeschneiderten Resonanzen und Wechselwirkungen (Teilprojektleiter Klupp Taylor, Robin )
• A04 - Von nanopartikulären metallorganischen Gerüstverbindungen zu multifunktionalen Supraparti-keln (Teilprojektleiter Hartmann, Martin ;  Mandel, Karl Sebastian )
• A05 - Kontrollierte Selbstorganisation von Strukturfarbpigmenten (Teilprojektleiter Vogel, Nicolas )
• B01 - Herstellung hierarchisch poröser Materialien für die Nanopartikelchromatographie (Teilprojektleiter Hartmann, Martin ;  Vogel, Nicolas )
• B02 - Erzeugung funktionaler Partikel und poröser Strukturen durch Sprühdrucken (Teilprojektleiter Bück, Andreas )
• B03 - Texturelle Eigenschaften poröser Materialien für die Partikelchromatographie (Teilprojektleiter Thommes, Matthias )
• B04 - Grundlagen der Nanopartikelchromatographie (Teilprojektleiter Hartmann, Martin ;  Peukert, Wolfgang )
• B05 - Verfahrenskonzepte für die größenselektive Nanopartikelchromatographie (Teilprojektleiter Kaspereit, Malte )
• C01 - Skalenübergreifende 3D-Charakterisierung von hierarchischen stationäre Phasenmaterialien (Teilprojektleiter Apeleo Zubiri, Benjamin ;  Spiecker, Erdmann )
• C02 - Charakterisierung funktionalisierter Oberflächen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Hartmann, Martin ;  Thommes, Matthias ;  Wisser, Dorothea )
• C03 - Charakterisierung der Diffusion von Nanopartikeln (Teilprojektleiter Fröba, Andreas Paul )
• C04 - Mehrdimensionale Charakterisierung von Nanopartikelensembles (Teilprojektleiter Peukert, Wolfgang ;  Walter, Johannes )
• C05 - Analytische, korrelative und in situ Mikroskopie von funktionalen Partikelsystemen (Teilprojektleiter Spiecker, Erdmann )
• D01 - Molekulare Modellierung von Oberflächen- und Partikelinteraktionen (Teilprojektleiterin Smith, Ana-Suncana )
• D02 - Modellierung des Transports von Nanopartikeln (Teilprojektleiter Harting, Jens )
• D03 - Mathematischer Rahmen zur Beschreibung von Synthese und chromatographischer Trennung von Nanopartikeln (Teilprojektleiter Pflug, Lukas )
• D04 - Modellierung der Aggregation und Selbstorganisation von Einzelpartikeln in optimale Strukturen (Teilprojektleiter Engel, Michael )
• D05 - Topologie-, Material- und Formoptimierung für Partikelensembles (Teilprojektleiter Stingl, Michael )
• D06 - Qualitätskontrolle durch robuste Optimierung (Teilprojektleiterin Liers, Frauke )
• INF - Informationsinfrastruktur (Teilprojektleiter Spiecker, Erdmann ;  Stingl, Michael )
• MGK - Integriertes Graduiertenkolleg (Teilprojektleiter Klupp Taylor, Robin )
• Z - Zentrales Verwaltungsprojekt (Teilprojektleiter Peukert, Wolfgang ;  Vogel, Nicolas )
• Ö - Öffentlichkeitsarbeit (Teilprojektleiterin Magnabosco, Giulia )

• Antragstellende Institution: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
• Beteiligte Hochschule: Universität Duisburg-Essen; Universitätsallianz Ruhr (UA Ruhr)
• Beteiligte Institution: Forschungszentrum Jülich GmbH; Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK); Helmholtz-Institut Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien (HI ERN)
• Sprecher: Professor Dr. Nicolas Vogel