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FAU aktuell

Promovierende erforschen Nanomaterialien mit Hilfe neuester In-situ-Mikroskopie

In-situ

In-situ-Untersuchung der mechanischen Belastbarkeit eines Nanodrahtes mit einem Rasterkraftmikroskop (AFM) unter gleichzeitiger Beobachtung des Objekts im Titan3-Trans-
missionselektronenmikroskop. (Abbildung: FAU)

DFG fördert neues Graduiertenkolleg an der FAU

Zwölf Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler der FAU können im Rahmen ihrer Promotion gemeinsam den mikroskopischen Zusammenhängen zwischen der Struktur und den funktionalen Eigenschaften von Nanomaterialien auf den Grund gehen – mit neuesten Methoden der In-situ-Mikroskopie und der Nanocharakterisierung: Die DFG hat soeben das neue Graduiertenkolleg (GRK) „In situ Mikroskopie mit Elektronen, Röntgenstrahlen und Rastersonden“ für zunächst 4,5 Jahre bewilligt. Initiator Prof. Dr. Erdmann Spiecker, Department Werkstoffwissenschaft der FAU, bringt für den interdisziplinären Ansatz des Graduiertenkollegs Arbeitsgruppen aus Physik, Chemie, Werkstoffwissenschaften und Chemie- und Bioingenieurswesen zusammen. Eingebettet ist das neue Studien- und Forschungsprogramm, von dem auch noch weitere Promovierende profitieren sollen, in das „Center for Nanoanalysis and Electron Microscopy (CENEM)“, ein Interdisziplinäres Zentrum der FAU, das sich aus dem Exzellenzcluster „Engineering of Advanced Materials“ heraus gegründet hat.

Innovative Forschung an neuen Materialien und Funktionswerkstoffen hat nicht nur für den Technologiestandort Deutschland eine wichtige Bedeutung, sondern spielt auch bei der Bewältigung globaler Herausforderungen – wie etwa dem Ausbau erneuerbarer Energien – eine zentrale Rolle. Die Nanotechnologie eröffnet dabei weitreichende Möglichkeiten, Materialien auf kleinster Ebene zu strukturieren, was zu ganz neuen Materialeigenschaften und Funktionalitäten führt. Um neue Materialien und Bauteile dafür gezielt entwickeln zu können, sind moderne Methoden der Nanocharakterisierung unverzichtbar. Der Einsatz von kurzwelliger Strahlung – schnellen Elektronen, Röntgen/Neutronenstrahlung – sowie von Rastersonden erlaubt in herausragender Weise die Untersuchung der äußeren und inneren Materialstruktur auf atomarer und Nanometerskala. Mit Hilfe neuer In-situ-Methoden lassen sich darüber hinaus Entstehung, Stabilität und mechanische Integrität von Nanostrukturen direkt auf mikroskopischer Skala untersuchen und Zusammenhänge zwischen Struktur und Funktionalität aufklären. Somit werden die In-situ-Methoden zu zentralen Werkzeugen moderner Materialentwicklung.

Das GRK bringt erstmals die drei wichtigsten Säulen der Nanocharakterisierung – Elektronen, Röntgenstrahlen und Rastersonden – in einem strukturierten Promotionsprogramm zusammen. Neben der methodenübergreifenden und interdisziplinären Ausbildung der nächsten Generation von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern sowie Ingenieurinnen und Ingenieuren in modernen Nanocharakterisierungsmethoden steht dabei die Neu- und Weiterentwicklung von In-situ-Verfahren im Vordergrund. Diese werden im GRK eingesetzt, um grundlegende Fragestellungen zur Bildung, Stabilität und Funktionalität von komplexen Nanostrukturen und Grenzflächen zu untersuchen. Im Projektbereich A „Funktionale Nanostrukturen und Netzwerke“ gehen die Forscher der Fragestellung nach, wie sich Eigenschaften einzelner Nanostrukturen auf Netzwerke übertragen und deren Funktionalität bestimmen. Im Projektbereich B „Mechanische Eigenschaften von Grenzflächen“ untersuchen die Wissenschaftler Grenzflächen unterschiedlicher Struktur und Bindungsstärke unter gezielten Belastungen. Das gemeinsame Studium von funktionalen und mechanischen Eigenschaften mittels komplementärer, skalenübergreifender In-situ-Methoden ist hierbei einzigartig.

„Das Erlernen mehrerer komplementärer Methoden sowie die Einbindung in internationale Zusammenarbeit bereitet unsere Nachwuchsforscher hervorragend auf zukünftige Führungsaufgaben in der modernen Materialforschung vor“, sagt Prof. Dr. Erdmann Spiecker. „Mit der Bewilligung des neuen Graduiertenkollegs kann die FAU eine weitere Stärkung ihres interdisziplinären Forschungsschwerpunkts ‚Neue Materialien und Prozesse‘ verzeichnen – und die für nachhaltige Spitzenforschung so wichtige Nachwuchsförderung weiter vorantreiben.“

Weitere Informationen:

Prof. Dr. rer. nat. Erdmann Spiecker (Sprecher)
Tel: 09131 85-28603
erdmann.spiecker@ww.uni-erlangen.de

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