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Die Suche nach der perfekten Struktur

Patrik Schmucki, Quelle: FAU

Prof. Dr. Patrik Schmuki, Bild: FAU

ERC Advanced Grant für FAU-Forscher Prof. Dr. Patrik Schmuki

In seinen wenigen freien Stunden mag Science-Fiction-Fan Patrik Schmuki schon mal mit dem Gedanken an eine Zeitmaschine oder ein Elixier für ewiges Leben spielen. Als Professor der FAU widmet er sich jedoch viel lieber Dingen, die zwar mit dem bloßen Auge nicht zu sehen, dafür aber höchst konkret sind: Materialien und Strukturen im Nanobereich. Für sein neuestes Forschungsvorhaben hat der Werkstoffwissenschaftler einen mit 2,5 Millionen Euro dotierten Advanced Grant des Europäischen Forschungsrates (ERC) erhalten.

In den kommenden fünf Jahren will Schmuki mit seiner Forschergruppe an einem speziellen Katalysator arbeiten, der hilft, entweder aus Wasser oder aus chemischen Abfallprodukten von Kohlenwasserstoffen und unter Einsatz von Sonnenlicht kostengünstig wertvollen Wasserstoff zu erzeugen. Wertvoll deshalb, weil Wasserstoff in Zukunft Autos antreiben, Wohnungen heizen oder Strom erzeugen könnte – ohne die Umwelt durch schädliche Abgase zu belasten. Der Vorteil von Photokatalysatoren ist, dass Licht und Wasser direkt zu Wasserstoff umgewandelt werden – im Vergleich zu anderen Techniken kommt es zu wesentlich geringeren Übertragungsverlusten und  es wird massiv Material eingespart. Dadurch könnten bei der Wasserstofferzeugung bis zu 90 Prozent der Kosten wegfallen – ein wichtiger Schritt, um die Technologie für den breiten Einsatz interessant zu machen.

Derzeit arbeiten Wissenschaftler weltweit daran, Verluste zu reduzieren, die an den Grenzflächen zwischen dem Katalysator und Wasser bzw. der Chemikalie entstehen. Dafür beschäftigen sie sich mit den Materialien und ihren Strukturen im Bereich weniger Nanometer. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar hat etwa einen Durchmesser von 50.000 Nanometern und wächst pro Sekunde rund einen Nanometer. Besonders effizient sind Oberflächen, die sehr geordnet aufgebaut sind. Seit kurzem nutzen Wissenschaftler dafür Prozesse, bei denen sich die einzelnen Atome und Moleküle scheinbar wie von selbst zu regelmäßigen Mustern, Strukturen und Formen zusammenfügen. Vorbild für diese Prozesse ist die Natur: Zwar sind dort viele ungeordnete Gebilde zu finden, jedoch ergeben sich gelegentlich und unter speziellen Bedingungen nanoskopische Strukturen mit einem extrem hohen Ordnungsgrad. In dem nun geförderten Projekt will Schmuki zwei ungewöhnliche Prozesse überlagern, um so – völlig selbstorganisiert – einen Photokatalysator mit völlig neuen Materialstrukturen und -eigenschaften zu erhalten. Dieser soll dann um ein Vielfaches effizienter, haltbarer und insgesamt günstiger sein als bestehende Ansätze.

In den vergangenen Jahren erhielt der FAU-Wissenschaftler verschiedene renommierte Auszeichnungen und Förderungen. Darunter unter anderem im Jahr 2010 die Reinhart-Koselleck-Förderung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) über 1,5 Millionen Euro, die ausschließlich an Wissenschaftler mit herausragendem Ruf vergeben wird. Studiert und promoviert hat der 52-jährige gebürtige Schweizer an der Universität Basel und der ETH Zürich. Danach war er zu Forschungsaufenthalten in den USA, in Kanada und der Schweiz. Seit Herbst 2000 forscht und lehrt Schmuki an der FAU als Inhaber des Lehrstuhls für Korrosion und Oberflächentechnik. Nun gehört er dem kleinen Kreis von Wissenschaftlern an, die einen der begehrten ERC Advanced Grants erhalten haben. Damit fördert die EU unkonventionelle und wegweisende Forschungsprojekte. Chancen auf die bis zu 2,5 Millionen Euro über fünf Jahre haben nur Wissenschaftler, die bereits Meister ihres Fachs sind und sich Projekte an den Grenzen des Wissens vorgenommen haben.

Informationen für die Medien:

Prof. Dr. Patrik Schmuki
Tel.: 09131/85-27575
E-Mail: schmuki@ww.uni-erlangen.de

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