Rasterkraftmikroskop - Elektrochemisches Rastermikroskop

• Fachliche Zuordnung: Chemische Festkörper- und Oberflächenforschung
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 570236905

In diesem Projekt beantragen wir die Beschaffung eines kombinierten, hochauflösenden Rasterkraftmikroskops-elektrochemischen Rastermikroskops (AFM-SECM) für die Untersuchung von photo- und elektrochemischen Reaktionen und die elektrochemisch kontrollierte Nanofabrikation von dünnen Schichten und Strukturen. Die laufenden und geplanten Forschungsarbeiten, bei denen das vorgeschlagene Instrument zum Einsatz kommt, können in drei Forschungsbereiche eingeteilt werden. Forschungsbereich 1 befasst sich mit der Grundlagenuntersuchung von Materialien in Form von Filmen, Schichten und Strukturen. Untersucht werden ihre Keimbildung, Oberflächenbedeckung, Homogenität, das Vorhandensein von Defekten und ihre Eigenschaften bezüglich des Ladungstransfers. Der Forschungsbereich 2 führt in enger Zusammenarbeit mit anderen Arbeitsgruppen der FAU nanoskalige Untersuchungen von photo-, thermo- und strömungselektrochemischen Reaktionen verschiedener Materialien durch, darunter dünne Halbleiterfilme, exfolierte 2D-Schichtmaterialien, photoaktive Moleküle, Perowskit-Schichten, 1D-Nanostrukturen und Polymer-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffe. Zu diesem Zweck werden das beantragte Gerät und seine elektrochemische Zelle angepasst, modifiziert und mit verschiedenen Zubehörteilen ausgestattet, um die Untersuchung elektrochemischer Reaktionen in verschiedenen Umgebungen zu ermöglichen. Im Forschungsbereich 3 wird die Rastersonde für die elektrochemische Nanofabrikation eingesetzt, einschließlich Oberflächenstrukturierung, -musterung, -abscheidung und -modifizierung. Das beantragte Gerät kombiniert die Vorteile der umfassenden elektrochemischen Analyse des SECM und der nanoskaligen Sonde des AFM für hochauflösende Spitze-Substrat-Wechselwirkungen. AFM-SECM verbessert die Auflösung elektrochemischer Untersuchungen, indem es präzise auf die Zielstruktur gerichtet ist und gleichzeitig mehrdimensionale Informationen aufzeichnet. Die gesammelten Daten können mit anderen Nanocharakterisierungstechniken verglichen und mit strukturellen, morphologischen, elektrischen und elektrochemischen Eigenschaften bei hoher räumlicher Auflösung korreliert werden. Diese Korrelation ist für ein tiefgreifendes Verständnis der Beziehung zwischen Materialeigenschaften und elektrochemischem Verhalten unerlässlich. Solche Erkenntnisse sind besonders für die Entwicklung neuer Materialien und Verfahren für verbesserte photoelektrokatalytische und elektrokatalytische Reaktionen wichtig, um letztlich eine effiziente, langfristige und stabile nachhaltige Energieerzeugung zu erreichen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Rasterkraftmikroskop - Elektrochemisches Rastermikroskop
• Gerätegruppe: 5091 Rasterkraft-Mikroskope
• Antragstellende Institution: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
• Leiterin: Professorin Dr. Siow Woon Ng, Ph.D.