Physikalische Chemie der Festkörper
Oxide spielen eine immer wichtiger werdende Rolle als funktionale Materialien, zum Beispiel als Anlaufschicht für Hochtemperaturoxidationen, als sauerstoffleitende Oxide in Hochtemperatur-Brennstoffzellen, mischleitende Oxide in Sauerstoff-Gastrennmembranen, Lithiumoxide für Batterien, Hochtemperatur-Supraleiter, Ferroelektrika, Katalysatoren, etcetera. Die hierfür verwendeten Oxide sind meistens sehr komplex, das bedeutet sie enthalten viele verschiedene Kationen, besitzen komplizierte Kristallstrukturen mit mehreren Untergittern. Deren Eigenschaften werden maßgeblich durch die Thermodynamik und Kinetik von Punktdefekten bestimmt. Grundlagenforschung in den Bereichen Defektchemie, Transporteigenschaften und chemische Reaktivität sind entscheidend für die Optimierung von funktionalen Materialien.
Wir nutzen folgende Methoden:
- Thermogravimetrie
- in situ Röntgendiffraktion
- in situ Röntgenabsorptionsspektroskopie
- Diffusion von Radiotracerisotopen
- Sekundärionenmassenspektrometrie, SIMS
- Elektronenmikroskopie mit Elementaranalyse, SEM/EDX
- Impedanzspektroskopie
- Computersimulationen und -modellierung
- Dichtefunktionaltheorie-Rechnungen
Und sind an folgenden Themen interessiert:
- Nichtstöchiometrie
- Kationen- und Sauerstoffdiffusion
- Tracerdiffusion
- Elektrische Leitfähigkeit
- Oxidationskinetik
- Feststoffbrennstoffzellen