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Projekt
B-SURF: Kontrollierte Energiefreisetzung in MOST-Systemen an Grenzflächen – Grundlegende Mechanismen, Kinetik und Reversibilität
Antragsteller
Professor Dr. Jörg Libuda
Fachliche Zuordnung
Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
Förderung
Förderung seit 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 496207555
Für zukünftige Anwendungen der MOST-Technologie ist es entscheidend, die Energiefreisetzung genau kontrollieren zu können. In diesem Projekt sollen die wissenschaftlichen Grundlagen dafür gelegt werden. Wir werden katalytische und elektrochemische Wege der Energiefreisetzung an der Fest/Flüssig-Grenzfläche untersuchen, ebenso wie neue verbindende Ansätze wie die potentialabhängige katalytische Freisetzung. Unser wichtigstes Ziel wird es sein, das grundlegende Verständnis bereitzustellen, dass es in der Zukunft gestattet, auf einer wissensbasierten Basis neue Technologien zu Energiefreisetzung zu entwickeln. Um dieses Ziel zu erreichen, werden wir zunächst mit grundlegenden oberflächenwissenschaftlichen Untersuchungen beginnen (Arbeitspaket 1) und uns danach mit Untersuchungen an der Fest/Flüssig-Grenzflächen mit und ohne Potentialkontrolle beschäftigen (Arbeitspakete 2 und 3). Wir werden die Energiefreisetzung an atomar definierten Modelloberflächen untersuchen und uns auf drei Materialklassen konzentrieren: metallische, oxidische und molekulare Systeme. In jeder Materialklasse werden wir von einfachen Modellsystemen ausgehen und sukzessive zu komplexen Grenzflächen voranschreiten (Nanostrukturen, isolierte Zentren), wobei wir in allen experimentellen Umgebungen stets die gleichen atomar definierten Modellsysteme einsetzen werden und so die Transferierbarkeit der experimentellen Daten sicherstellen. Wir werden in diesem Projekt drei zentrale Fragen adressieren: (i) Welches sind die elementaren Mechanismen der Energiefreisetzung und die Schlüsselfaktoren, die die Aktivität und Selektivität steuern? (ii) Welche Materialkonzepte gestatten die höchste Effizient im Hinblick auf kritische Materialien, Aktivität, Selektivität und Stabilität? (iii) Welche fundamentalen Betriebskonzepte für die Energiefreisetzung gestatten die beste Kontrollierbarkeit und Schaltbarkeit? In allen Arbeitspaketen werden wir zwei komplementäre In-Situ-Methoden einsetzen: Die Rastersondenmikroskopie zur Strukturanalyse und die Schwingungsspektroskopie zur Untersuchung von Mechanismen und Kinetik. Hierbei wird der Einsatz äquivalenter Methoden in allen experimentellen Umgebungen wiederum den Transfer der wissenschaftlichen Ergebnisse ermöglichen. Experimentell wird unser Fokus nicht nur auf dem Einsatz sondern auch auf der Fortentwicklung der photochemischen In-Situ-Methoden über den aktuellen Stand der Technik hinaus liegen. Unser Projekt wird innerhalb von FOR MOST eine Schlüsselrolle spielen, indem es die Wissensbasis für ein gezieltes molekulares Design, eine gezielte Katalysatorentwicklung und die gezielte Fortentwicklung von Anwendungsszenarien innerhalb unserer Partnerprojekte liefert. Auf diese Weise wird das Projekt entscheidend dazu beitragen, molekulare Konzepte und Materialkonzepte mit höherer Effizienz, Stabilität, Reversibilität und Steuerbarkeit für zukünftige Anwendungen der MOST-Technologie zu entwickeln.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
