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Projekt
Bestimmung von Oxidationszuständen, Konzentrationsprofilen, lokaler Koordination und Mobilitäten in Festkörpern und an Grenzflächen mittels Röntgenphotoelektronen- und Röntgenabsorptionsspektroskopien
Antragsteller
Professor Dr. Michael Gottfried
Fachliche Zuordnung
Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
Förderung
Förderung seit 2025
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 428906592
Ziel des Projektes ist die Untersuchung von Oxidationszuständen, Konzentrationsprofilen, lokalen Koordinationsumgebungen und Ionenmobilitäten in Festkörpern und Grenzflächen mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS), Hard X-ray Photoelectron Spectroscopy (HAXPES), Near-Edge X-ray Absorption Fine Structure (NEXAFS) Spectroscopy, und Extended X-ray Absorption Fine Structure (EXAFS) Spectroscopy. In Übereinstimmung mit dem Fokus der zweiten Förderperiode von ELSICS sollen Transportmechanismen und elektronischen Strukturen in Volumenmaterialien sowie an Korn- und Phasengrenzen untersucht werden, insbesondere in kristallinen Perowskiten und amorphen Gläsern, wobei Oxidationszustände von Alkaliionen eine wichtige Rolle spielen. Unsere Vorarbeiten stellen bisherigen Annahmen zu den Oxidationszuständen transportierter Alkalimetalle teilweise in Frage, was die Notwendigkeit präziserer experimenteller Untersuchungen unterstreicht. Mittels synchrotronbasierter HAXPES- und NEXAFS-Messungen sollen Einschränkungen von laborbasierten XPS-Messungen überwunden und tiefere Einblicke in Volumeneigenschaften und Grenzflächenchemie gewonnen werden. Das Projekt verfolgt vier Hauptziele: die Bestimmung der Oxidationszustände von Alkalimetallen in Volumenmaterialien, das Verständnis des Ionentransports in Festkörpern und an Grenzflächen, die räumliche Auflösung von Perowskit-Phasengrenzen und die Untersuchung lokaler Koordinationsumgebungen mittels EXAFS. Materialseitig konzentrieren sich die Untersuchungen auf Alkalimetalle in Perowskiten wie SrTiO3, BaTiO3 und La1-xSrxMnO3 sowie in Gläsern. Korngrenzen in Homo- und Heterobikristallen werden untersucht, um mögliche Variationen der Oxidationszustände und deren Einfluss auf Transporteigenschaften zu ermitteln. Mittels zeit- und temperaturabhängigem HAXPES-Tiefenprofilbestimmung wird der Ionentransport in dünnschichtigen Mehrlagensystemen analysiert, während der Vergleich der Transporteigenschaften an Korngrenzen und externen Oberflächen strukturelle und chemische Einflüsse auf die Mobilität aufklären soll. Mit NanoESCA werden Oxidationszustände transportierter Alkalimetalle und anderer Elemente an Grenzflächen ortsaufgelöst analysiert, um die gegenseitige Abhängigkeit zwischen Ionentransport und der lokalen elektronischen und chemischen Umgebung an Phasengrenzen zu verstehen. Nahordnung und lokale Strukturveränderungen im Zusammenhang mit der Diffusion von Alkalimetallen und dem gemischte Alkalieffekt in binären Silikatgläsern in Glasproben werden mit EXAFS charakterisiert erforscht, um Einflüsse auf nichtlineare Leitfähigkeitsvariationen zu verstehen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
