Forschung der Arbeitsgruppe Synthese und Realstruktur

HR-STEM-Mikroskopische Aufnahme von Sb2Te3
© Lennart Voß, AG Synthese und Realstruktur

Die Arbeitsgruppe für Synthese und Realstruktur fungiert als Schnittstelle zwischen den Ingenieur- und Naturwissenschaften, indem sie fortgeschrittene analytische Verfahren sowohl anwendet als auch weiterentwickelt. Das 2010 etablierte TEM-Zentrum (TEM für Transmissionselektronenmikroskopie) stellt eine wesentliche Basis und experimentelle Plattform für die multidisziplinäre analytische Forschung in Kiel dar. Die Beiträge verschiedener Disziplinen wie Chemie, Physik, Medizin und Archäologie sind in gemeinsamen Publikationen und Kooperationen in größeren Drittmittelprojekten deutlich erkennbar.

Der wissenschaftliche Ansatz der Arbeitsgruppe „Synthese und Realstruktur” basiert auf der Kombination verschiedener hochmoderner Analysetechniken, um relevante Informationen über die atomare, chemische, magnetische und elektronische Struktur von Festkörpern auf einem breiten Spektrum von Längenskalen abzuleiten. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Wechselbeziehung zwischen physikalischen Eigenschaften und atomarer Struktur, für welche lediglich fortgeschrittene oder selbst entwickelte Techniken der in-operando Untersuchung neue Aspekte funktioneller Materialien liefern können.

Kontakt

Prof. Dr. Lorenz Kienle

lk@tf.uni-kiel.de

+49 431 880-6196

Kaiserstraße 2

24143 Kiel

Raum: A-233

Forschungsschwerpunkte

Methodenentwicklung

Explosionsdiagramm einer TEM-in-situ-Plasmazelle und Bild des kundenspezifischen TEM-Halters mit Vorspannung
© Niklas Kohlmann, Luka Hansen

Die exzellente apparative Ausstattung des TEM-Zentrums ermöglicht die Entwicklung neuer Experimente und Hardware im Bereich der Transmissionselektronenmikroskopie, insbesondere um neuartige in-operando Experimente zu realisieren.

Struktur und Funktion

Diagonal durch ein einzelnes Korn verlaufende Inversionsdomänengrenze in einem 5 nm dünnen ferroelektrischen AlScN-Film
© Niklas Wolff, AG Synthese und Realstruktur

In enger Kooperation mit Arbeitsgruppen aus der angewandten Forschung werden Zusammenhänge zwischen der Struktur und Funktion von Materialien hergestellt, welche dann eine wissensbasierte Optimierung der Materialien erlauben.

Nanothermodynamik

EBIC-Strombild und Skizze der Bildung von Leiterbahnen
© Ole Gronenberg, AG Synthese und Realstruktur

Komplexe Nanosysteme besitzen andere thermodynamische Eigenschaften als Kompaktmaterialien. Durch in-situ Experimente werden thermodynamische Transformationen und deren Mechanismen beobachtet.

Komplexe (Nano)Systeme

Hohle Mischmetalloxid-Nanopartikel
© Marie Elis, AG Synthese und Realstruktur

Komplexe (Nano)Systeme zeichnen sich durch strukturelle und/oder chemische Inhomogenitäten aus, welche nicht durch konventionelle Röntgenanalysen aufgelöst werden können. Durch die Kombination von Elektronenmikroskopie und modernen Röntgenmethoden werden quantitative Modelle in diesem herausfordernden Forschungsfeld entwickelt.

Forschungsprojekte

Aktuelle Forschung im Überblick

  • AmmoCatCoat
  • Exzellenzcluster 2150 ROOTS - Konflikt und Schlichtung: Festkörper-Materialanalyse
  • Gasphasensynthese von Hetero-Oxid-Strukturen und Verständnis ihrer photokatalytischen Eigenschaften
  • Kolloidale Nanopartikel aus hochentropen Legierungen - Bildungsmechanismen und Morphologien
  • Maßgeschneiderte Synthese von Nanopartikeln aus einer Multielement-Metall-Silizium-Legierung unter Verwendung von Atmosphärendruckplasmen
  • SALSA - Entwicklung und Charakterisierung ferroelektrischer Dünnschichten auf Basis von w-AlScN
  • Schaltmechanismen in metastabilen Mehrschichtsystemen
  • TORCH - Technologische Aufklärung zur Bewahrung und Erforschung des regionalen Kulturerbes

Beteiligung in Sonderforschungsbereichen

  • SFB 1261– "Erforschung von Magnetfeldsensoren für die medizinische Diagnostik"
  • SFB 1461 – "Neuroelektronik: Biologisch inspirierte Informationsverarbeitung"
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Musterinstallation bei Jeol JEM-ARM200F Neoarm
© Niklas Wolff, AG Synthese und Realstruktur