Röntgenspektroskopie-Suite zur element-spezifischen Charakterisierung funktionaler Materialien

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 580520575

Wir schlagen vor, an der Universität Heidelberg ein vielseitiges Labor-basiertes Röntgenspektroskopie-System (XSS) zu etablieren, um hochdurchsatzfähige Untersuchungen und grundlegende Studien von aufstrebenden funktionalen Materialien und Modell-Geräte-Systemen in situ zu ermöglichen. Dies wird schnelle Fortschritte bei der Entdeckung von funktionalen Materialien und ihren Anwendungen ermöglichen. Das vorgeschlagene XSS wird ein Labor-basiertes Röntgen-Absorptions-Spektrometer umfassen, das im Energiebereich von 4-25 keV arbeitet und in der Lage ist, X-RAY-Absorptions-Nahkanten-Spektren mit hoher Energieauflösung und erweiterte X-RAY-Absorptions-Feinstruktur (EXAFS) mit schneller Akquisitionsrate für hohen Durchsatz zu messen. Diese einzigartige Anlage wird für Forscher aus verschiedenen Disziplinen zugänglich sein, sowohl national als auch international, und bietet eine wertvolle Ressource für die breite Forschungsgemeinschaft. Röntgen-Absorptions-Spektroskopie ist eine leistungsstarke, element-spezifische Sonde für lokale elektronische und geometrische Strukturen in Materialien. Dies macht sie zu einer idealen Technik für das Studium von verschiedenen Materialzuständen, einschließlich kristalliner, amorpher, flüssiger und gasförmiger Proben. Durch die Analyse von Röntgen-Absorptions-Spektren können Forscher Einblicke in die elektronische Struktur, Oxidationszustand, Koordinationsgeometrie, Bindungslängen, atomare Umgebungen und Koordinationszahlen einer Probe gewinnen. An der Universität Heidelberg haben wir Expertise in der Synthese, Charakterisierung und grundlegenden Untersuchung von funktionalen Materialien etabliert. Um unser Verständnis von Materialfunktion zu vertiefen und neue Materialsysteme zu entdecken, ist es wichtig, molekulare, einkristalline und massenhafte Materialien mit element-spezifischen Techniken wie Röntgen-Absorptions-Spektroskopie zu untersuchen. Das vorgeschlagene XSS wird von entscheidender Bedeutung sein, um neue Funktionalitäten für (i) die Entdeckung neuer Synthesen molekularer und kristalliner Materialien, (ii) die Charakterisierung der elektronischen Zustandsstruktur in aufstrebenden Energie-Materialien, funktionalen magnetischen Materialien und Quantenmaterialien, (iii) die Entwicklung innovativer (transienter) spektroskopischer Konzepte in Röntgen-Absorptions-Spektroskopie.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Röntgenabsorptionsspektrometer für in-operando Materialcharakterisierung
• Gerätegruppe: 4030 Röntgenfluoreszenz-Spektrometer
• Antragstellende Institution: Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
• Leiter: Professor Dr. Felix Deschler