Rasterkraftmikroskop

• Fachliche Zuordnung: Chemische Festkörper- und Oberflächenforschung
• Förderung: Förderung in 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 468226533

Im vorliegenden Antrag wird die Beschaffung eines hochauflösenden Rasterkraftmikroskops für In-Situ-Untersuchungen an katalytisch und elektrokatalytisch aktiven Fest/Flüssig-Grenzflächen beantragt. Das System soll am Erlangen Center for Interface Research and Catalysis der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg installiert werden und stellt eine zentrale Ausstattungskomponente des neu eingerichteten Sonderforschungsbereichs SFB 1452 Katalyse an Flüssiggrenzflächen dar. In enger Zusammenarbeit von Arbeitsgruppen aus der Physik, Chemie, den Materialwissenschaften und dem Chemieingenieurwesen wird das Instrument innerhalb des SFBs grundlegende Strukturuntersuchungen in Zusammenhang mit (elektro)katalytischen Prozessen an Flüssig/Fest-Grenzflächen mit atomarer Auflösung ermöglichen. Innerhalb des SFB 1452 wird das beantragte Gerät eingesetzt werden, um neue Material-konzepte im Zusammenhang mit der Transformation und Speicherung regenerativer Energien, der chemischen Wasserstoffspeicherung, und der energieeffizienten Katalyse voranzutreiben. Im Fokus steht dabei die Idee, die anisotrope Reaktionsumgebung an der Grenzfläche zu nutzen, um aktive Zentren mit einzigartiger Reaktivität maßzuschneidern. Das Gerät wird eine zentrale Rolle bei der Untersuchung sogenannter Advanced Solid Catalysts with Ionic Liquid Layers spielen, einem Konzept, das funktionalisierte ionische Flüssigkeitsfilme zur Kontrolle katalytischer und elektrokatalytischer Reaktionen nutzt. Darüber hinaus sind In-Situ-Untersuchungen an Interface-Enhanced Supported Ionic Liquid Phases geplant, in den die katalytischen Eigenschaften durch grenzflächenaktive molekulare Komplexe generiert werden. Schließlich wird das Gerät auch zur Charakterisierung sogenannter Supported Catalytically Active Liquid Metal Solutions eingesetzt werden, einem neuen Konzept zur Herstellung stabiler Single-Site-Katalysatoren. Die über das beantragte Gerät zugänglichen atomaren Struktur-informationen werden dazu beitragen, diese neuen Materialkonzepte im Hinblick auf Selek-tivität, Produktivität und Robustheit weiterzuentwickeln. Aus den geplanten Einsatzbereichen ergeben sich eine Reihe spezifischer Anforderungen an das Gerät. Dabei stehen topologische Untersuchungen mit atomarer Auflösung an der Flüssig/ Fest-Grenzfläche von leitenden und nichtleitenden Trägern in Zentrum. Die Untersuchungen sollen darüber hinaus in verschiedensten flüssigen Phasen (ILs, wässrige Lösungsmittel, organische Losungsmittel) und in reaktiven Gasen über einen breiten Temperaturbereich möglich sein. Um das Konzept der IL-modifizierten Elektrokatalysatoren voranzutreiben, ist des Weiteren eine In-Situ-Potentialkontrolle notwendig. Über die topologischen Studien hinaus soll das Gerät auch die Untersuchung lokaler Kräfte und lokaler viskoelastischer Eigenschaften ermöglichen, um so zu einem besseren Verständnis dieser neuartigen Materialen beizutragen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Rasterkraftmikroskop
• Gerätegruppe: 5091 Rasterkraft-Mikroskope
• Antragstellende Institution: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
• Leiter: Professor Dr. Jörg Libuda