Technische Universität Wien
> Zum Inhalt
2011-03-15 [

Florian Aigner

 | Büro für Öffentlichkeitsarbeit ]

Oberflächenforschung mit Tiefgang

Materialforschung auf atomarer Ebene spielt für die moderne Chemie und Physik eine große Rolle. An der Technischen Universität Wien wird nun der Spezialforschungsbereich „FOXSI“ gestartet, in dem es um eine technologisch ganz besonders wichtige Klasse von Oberflächen geht.

Zirkonoxid

Oberflächenanalytik unter Weltraumbedingungen (Ultrahochvakuum)

Hochtemperatur-Brennstoffzelle (Modellsystem). Unten: Schnitt durch eine SOFC (Rasterelektronenmikroskopie). Sauerstoff wird an einer Perowskit-Kathode aktiviert und wandert durch einen Festelektrolyten (Yttrium-stabilisiertes Zirkonoxid) zur Anodenseite, wo er mit Wasserstoff (gebildet aus Erdgas über katalytische Reformierung) zu Wasser reagiert. Durch die ablaufenden Reaktionen werden elektrische Energie und Wärme erzeugt.

„Die Festkörper kommen von Gott, aber die Oberflächen hat der Teufel erfunden“ – dieser Ausspruch wird dem Physiker Wolfgang Pauli zugeschrieben. Tatsächlich stößt die Materialwissenschaft bis heute immer wieder auf teuflisch schwierige Fragen, wenn es darum geht, das Verhalten von Oberflächen zu beschreiben - Materialien können an den Oberflächen nämlich ganz andere Eigenschaften zeigen als in ihrem Inneren. An der TU Wien startet heute, am 15. März, der Spezialforschungsbereich „Functional Oxide Surfaces and Interfaces“ (FOXSI), der sich der Oberflächenforschung widmen soll. Mehr als 50 ForscherInnen aus den Bereichen Chemie und Physik bündeln ihre Kräfte, um funktionelle Oxide zu untersuchen. Diese komplexen Materialien sind etwa in Brennstoffzellen (als Katalysatoren oder Elektrolyte) von großer Bedeutung.

Brennstoffzelle ohne Verbrennung
„Ein Einsatzbereich solcher Materialien wären Brennstoffzellen, die beispielsweise Erdgas mit hohem Wirkungsgrad direkt in elektrische Energie umwandeln – ohne den Umweg einer Verbrennung“, erklärt Prof. Günther Rupprechter, Vorstand des Instituts für Materialchemie. Solche Brennstoffzellen würden es ermöglichen, fossile Brennstoffe effizient zu nutzen, bis alternative Energiequellen technisch überall einsetzbar sind. Bis diese Festoxid-Brennstoffzellen (solid oxide fuel cells, SOFCs) aber in der Praxis routinemäßig einsetzbar sind, benötigt man noch ein besseres Verständnis der Struktur und Funktion ihrer Bestandteile auf atomarer und molekularer Ebene. Genau aus diesem Grund wird der Spezialforschungsbereich FOXSI neue Akzente in Bereichen wie Materialsynthese und Charakterisierung, Chemie und Physik von Oberflächen oder Elektrokatalyse setzen. Viele Materialeigenschaften werden erst verständlich, wenn man die Strukturen von Materialien im Nanometerbereich untersucht. Die Erkenntnisse, die daraus hervorgehen, sind auch in der Mikroelektronik und Sensorik, sowie in der chemischen Industrie von zentraler Bedeutung – etwa für Katalysatoren in der Umweltchemie.

4 Millionen Euro für die Materialwissenschaft

Derart komplexe Fragestellungen verlangen nach Spitzenforschung, die einerseits interdisziplinär vernetzt ist, aber andererseits auch detailreich in die Tiefe gehen kann. Diese Anforderungen können durch den Spezialforschungsbereich (SFB) „Functional Oxide Surfaces and Interfaces (FOXSI)“ nun erfüllt werden. Acht experimentelle und theoretische Forschungsgruppen der TU Wien, sowie jeweils eine Gruppe der Universität Innsbruck und der Universität Siegen (Deutschland) werden in dem Großprojekt zusammenarbeiten, das vom Wissenschaftsfonds (FWF) mit einem Fördervolumen von insgesamt ca. 3.3 Mio. Euro (Laufzeit 4 Jahre) bewilligt wurde. Die beteiligten Universitäten steuern nochmals ca. 700.000 Euro bei.

Förderung für den wissenschaftlichen Nachwuchs
Spezialforschungsbereiche sind leistungsstarke Forschungsverbünde, in denen jungen DoktorandInnen und erfahrene WissenschaftlerInnen auf bestem internationalem Niveau an Top-Forschungsthemen arbeiten. Sie sollen zur  Schwerpunktbildung der Universitäten beitragen, was mit dem Projekt FOXSI optimal gegeben ist: Dieser Spezialforschungsbereich gliedert sich in gleich zwei Forschungsschwerpunkte der TU Wien ideal ein: Sowohl im Bereich „Materialwissenschaften“ als auch im Schwerpunktgebiet „Energie und Umwelt“ wird FOXSI nun eine wichtige Rolle spielen. Neben der aktuellen Forschung soll in diesem Projekt vor allem  auch der hoch qualifizierte akademische Nachwuchs („Young Researchers“ und DoktorandInnen) im Rahmen spezieller Programme (Kolloquien, Workshops, Reisestipendien, Ringvorlesungen, etc.) gefördert werden.

Webtipps:
http://www.imc.tuwien.ac.at
http://cd09.physchem.tuwien.ac.at/foxsi/home/

Nähere Informationen:
Prof. Günther Rupprechter
Sprecher des SFB FOXSI
Institut für Materialchemie
Technische Universität Wien
Getreidemarkt 9, A-1060 Wien
T: +43-1-58801-16500       
grupp@imc.tuwien.ac.at