Photoelektronenspektrometer

• Fachliche Zuordnung: Chemische Festkörper- und Oberflächenforschung
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 584877984

Ziel des Vorhabens ist der Aufbau einer eigenständig nutzbaren analytischen Infrastruktur zur hochaufgelösten Untersuchung von Materialoberflächen und Grenzflächen. Zentrale Methode ist die Röntgenphotoelektronenspektroskopie, mit der die chemische Zusammensetzung, Oxidationszustände und Reaktionsprozesse in den obersten Nanometern von Materialien analysiert werden können. Ein besonderer Forschungsschwerpunkt liegt auf Grenzflächenprozessen in elektrochemischen Energiespeichern, insbesondere bei Batteriematerialien jenseits von Lithium. Natrium-, Kalium- und Magnesiumsysteme gelten als wichtige Bausteine zukünftiger nachhaltiger Energiespeicherkonzepte, jedoch sind die chemischen und elektrochemischen Prozesse an ihren Grenzflächen bislang nur unzureichend verstanden. Diese Prozesse beeinflussen entscheidend die Leistungsfähigkeit, Stabilität und Lebensdauer der Materialien. Die geplanten Arbeiten zielen darauf ab, Grenzflächenreaktionen unter realistischen Betriebsbedingungen zu untersuchen. Hierfür sollen zeitintensive in situ und operando Experimente eingesetzt werden, mit denen elektrochemisch induzierte Veränderungen der Materialoberflächen direkt während laufender Prozesse verfolgt werden können. Solche Experimente sind methodisch anspruchsvoll, erfordern lange, zusammenhängende Messzeiten und spezielle experimentelle Komponenten, die an den derzeit verfügbaren Analysegeräten am Standort nicht oder nur sehr eingeschränkt nutzbar sind. Zudem ist das vorhandene System vollständig durch Routinemessungen ausgelastet und erlaubt keine mehrtägigen Messkampagnen, wie sie für die Entwicklung neuer experimenteller Konzepte notwendig sind. Durch die Wiederinbetriebnahme eines bestehenden, derzeit außer Betrieb befindlichen Photoelektronenspektrometers wird daher nicht nur zusätzliche Messkapazität geschaffen. Vielmehr werden auch methodische Möglichkeiten erschlossen, die bislang am Standort nicht verfügbar sind, etwa erweiterte Optionen zur Tiefenprofilierung, zur variablen Anregung und zur flexiblen Anpassung der Messbedingungen. Diese Komponenten sind entscheidend für die Entwicklung neuartiger in situ und operando Ansätze. Darüber hinaus ermöglicht die eigenständige Verfügbarkeit gezielte Untersuchungen hochreaktiver Materialien unter kontrollierten Bedingungen und verhindert Kontaminationen anderer Messsysteme. Das Vorhaben stellt damit eine zentrale strukturelle Voraussetzung für den erfolgreichen Aufbau der Oberflächenanalytik, für die Weiterentwicklung der Grenzflächenforschung in post-lithiumbasierten Energiespeichern sowie für die qualifizierte Ausbildung von Masterstudierenden und Promovierenden dar.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Photoelektronenspektrometer (Erneuerung)
• Gerätegruppe: 1780 Photoelektronenspektrometer (UPS und XPS)
• Antragstellende Institution: Justus-Liebig-Universität Gießen
• Leiterin: Professorin Dr. Anja Henß