Beteiligung in Schwerpunktprogrammen (SPP)

SPP 1708: Materialsynthese nahe Raumtemperatur

Spp1708 LogoDie synthetische Materialchemie steht vor enormen Herausforderungen: Die Energiewende erfordert völlig neue Materialien mit herausragenden Eigenschaften - effektive Fotokatalysatoren für die solargetriebene Wasserstoffentwicklung, effiziente Energiespeichermaterialien, Materialien für Energiekonversion und vieles mehr. Auf der anderen Seite besteht die zwingende Notwendigkeit des ressourcenschonenden Einsatzes von Rohstoffen und Energie durch effizientere Herstellung bekannter und bereits verwendeter Materialien. Hier müssen nachhaltige chemische Prozesse erdacht und entwickelt werden, die bei niedrigerer Temperatur ablaufen, höhere Reinheit und Ausbeute ermöglichen und weniger Abfall produzieren. Im Schwerpunktprogramm 1708 sollen Materialien und Verbindungen in ionischen Flüssigkeiten (IL) bei moderaten Temperaturen mit noch unbekannten chemischen und physikalischen Eigenschaften synthetisiert werden. Hierbei steht (1) die Etablierung IL-basierter ressourceneffizienter Synthesen für bekannte Funktionsmaterialien, (2) die Entdeckung neuartiger, auch unorthodoxer Funktionsmaterialien, die nur durch die Synthesen nahe Raumtemperatur in ILs zugänglich sind, sowie (3) die Entwicklung eines tiefgehenden Verständnisses der Prinzipien von Auflösung, Reaktion und Abscheidung anorganischer Feststoffe in ILs im Mittelpunkt.

http://www.low-temperature-synthesis.de/

Ansprechpartner: Prof. Dr. Stephan Schulz (Projektleiter)

SPP 1681: Feldgesteuerte Partikel-Matrix-Wechselwirkungen: Erzeugung, skalenübergreifende Modellierung und Anwendung magnetischer Hybridmaterialien (seit 2012)

Spp1681 LogoDie Verwendung magnetischer Felder ist als externer Stimulus zur Steuerung von Materialeigenschaften von erheblichem technischen Interesse, da Magnetfelder technisch leicht erzeugbar und gut kontrollierbar sind. In jüngster Zeit sind sowohl hinsichtlich der Synthese als auch in Bezug auf die Modellierung und Eigenschaftsanalyse magnetischer Hybrid-Materialien entscheidende Fortschritte erzielt worden. Für das Programm spannt sich damit das Feld der Problemstellungen von der Synthese magnetischer Hybrid-Materialien über die Charakterisierung von Materialverhalten und Mikrostruktur und die theoretische Beschreibung der Zusammenhänge bis hin zu technischen und medizinischen Anwendungen. Es ergibt sich ein hochgradig interdisziplinäres Forschungsfeld, das sich von der Chemie über die Materialwissenschaften, die experimentelle und theoretische Physik bis zu den Ingenieurwissenschaften und der Medizin erstreckt.

http://www.mfd.mw.tu-dresden.de/spp1681/index.php/willkommen

Ansprechpartner: Prof. Dr. Heiko Wende (Projektleiter)

SPP 1666: Topologische Isolatoren

Topologische Isolatoren sind nur in ihrem Inneren Isolatoren und weisen elektrisch leitende, topologisch geschützte Oberflächenzustände auf. Im Rahmen des Schwerpunktprogramms sollen (1) existierende TI-Materialien wie HgTe/Cd1-xHgxTe-Heterostrukturen und Oberflächen von Bi1-xSbx, Bi2Te3, Bi2Se3, Sb2Te3 verbessert werden, um Anwendungen bei Raumtemperatur unter Mitwirkung des ein- bzw. zweidimensionalen Oberflächenzustands zu ermöglichen, (2) grundlegende Eigenschaften und Bauelementstrukturen untersucht werden, um Bauelementstrukturen und Messtechniken, insbesondere für spinabhängige Transportphänomene, zu entwickeln, die in zukünftigen elektronischen Bauteilen verwendet werden können sowie (3) neue Materialien und innovative Konzepte, beispielsweise zum Nachweis von Majorana-Fermionen mittels TI, entwickelt werden.

http://www.helmholtz-berlin.de/forschung/oe/em/m-dynamik/projekte/topologische-isolatoren/index_en.html

Ansprechpartner: Prof. Dr. Stephan Schulz (Projektleiter)

SPP 1613: Fuels Produced Regeneratively Through Light-Driven Water Splitting

Spp1613Wird aus Solarenergie elektrischer Strom, braucht man eine aufwändige Speichertechnik. Eine Alternative: Chemische Energie wird bei der Aufspaltung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff umgewandelt und später in einer Brennstoffzelle wieder neu verfügbar. Im Schwerpunktprogramm 1613 suchen Forscher nach geeigneten Materialien, um regenerative Brennstoffe durch lichtgetriebene Wasserspaltung entstehen zu lassen. Auch die Rolle von Nanopartikeln und Katalysatoren wird analysiert, um später neue Technologien zu entwickeln.

http://www.solarh2.tu-darmstadt.de/solarh2/

Ansprechpartner: Prof. Dr. Rossitza Pentcheva (Projektleiterin)
Prof. Dr. Malte Behrens (Projektleiter)
Prof. Dr. Markus Winterer (Projektleiter)

SPP 1599: Caloric Effects in Ferroic Materials: New Concepts for Cooling (seit 2012)

Spp1599 LogoDie kürzlich entdeckten riesigen Entropieänderungen, die mit ferroelastischen Phasenumwandlungen in Festkörpern verbunden sind, versprechen hohe Energieeinsparnisse für zukünftige Kühlgeräte. Da außerdem als „Kühlmittel“ Festkörper verwendet werden, kommt diese Technologie völlig ohne Kohlenwasserstoffe aus, die mitverantwortlich für die globale Erwärmung sind. Um die Forschung auf diesem Gebiet zu beschleunigen, hat die DFG dieses Schwerpunktprogramm ins Leben gerufen. Es geht die Herausforderungen an, die beim Übergang von der Grundlagenforschung kalorischer Effekte in ferroischen Materialien in deren praktische Anwendung auftreten.

http://www.ferroiccooling.de

Ansprechpartner: Prof. Dr. Peter Entel (Projektleiter)
Prof. Dr. Michael Farle (Projektleiter)
Prof. Dr. rer. nat. Doru C. Lupascu (Projektleiter)
Prof. Dr. Heiko Wende (Projektleiter)

SPP 1538: Spin Caloric Transport (seit 2011)

Spp1538 LogoDas Schwerpunktprogramm „Spin Caloric Transport“ (SpinCaT) will die Forschung auf dem noch neuen Gebiet der kalorischen Effekte im Spin-Transport weiterentwickeln. Es ist auf sechs Jahre angelegt und konzentriert sich auf vier vorrangige Bereiche:

  • Spin-kalorische Effekte und Spin-vermittelter Wärmetransport in planarer Geometrie
  • thermische Spin-basierte Leitfähigkeiten über Schnittstellen in nanostrukturierten magnetischen Geräten
  • von großen Temperaturgradienten induzierte Spinströme
  • Materialien für Spin-kalorische Anwendungen

Um die Aktivitäten zu konzentrieren, untersuchen die beteiligten Wissenschaftler Materialien, die starke magnetische Wechselwirkungen wie magnetische Ordnung oder große Spin-Bahn-Kopplung zeigen. Das Ziel des Programms ist es, Effekte bei Raumtemperatur zu analysieren.

 http://www.spincat.info

Ansprechpartner: Prof. Dr. Peter Kratzer (Projektleiter)
Prof. Dr. Peter Entel (Projektleiter)
Prof. Dr. Michael Farle (Projektleiter)

SPP 1459: Graphen (seit 2010)

Ziel des Schwerpunktprogramms „Graphen“ ist es, die Eigenschaften von Graphen zu verstehen und gezielt zu steuern. Daraus soll eine Grundlage für neue, Graphen-basierte Elektronik entstehen. In insgesamt 38 Projekten beschäftigen sich die Wissenschaftler mit Fragestellungen von der Synthese qualitativ hochwertigen Graphens über dessen Interaktion mit anderen Materialien und Kontakten bis hin zum Bau funktionsfähiger Demonstratoren.

http://www.tu-chemnitz.de/physik/SPP1459/

Ansprechpartner: Prof. Dr. Marika Schleberger (Projektleiterin)
Dr.-Ing. Wolfgang Mertin (Projektleiter)

SPP 1391: Ultrafast Nanooptics (seit 2009)

Spp1391 LogoIm Schwerpunktprogramm 1391 dreht sich alles um die Wechselwirkung breitbandiger kohärenter Anregungen mit Nanostrukturen. Hierbei werden die Themengebiete der kohärenten Kontrolle, der Propagation, der nichtlinearen Kopplung und der Nanoantennen bearbeitet. An der UDE werden mittels nichtlinearer Photoemissionsmikroskopie die zeitliche Dynamik und die nichtlineare Wechselwirkung von Plasmonen-Polaritonenwellen mit selbstorganisierten Silberinseln untersucht.

http://www.ultrafast-nanooptics.org/

Ansprechpartner: PD Dr. Frank-J. Meyer zu Heringdorf (Projektleiter)

SPP 1386: Nanostrukturierte Thermoelektrika (seit 2009)

Aufgabe der Forscherinnen und Forscher im Schwerpunktprogramm SPP 1386 „Nanostrukturierte Thermoelektrika“ ist es, neue thermoelektrische Systeme mit nanostrukturierten Materialien zu entwickeln, die langfristig 50-200% effizienter sind als herkömmliche Materialien. Eine größere Effizienz von thermoelektrischen Materialien würde ganz neue Möglichkeiten in der Energietechnik eröffnen, z. B. durch direkte Nutzung von Abwärme in Verbrennungsmotoren bei gleichzeitiger CO2-Reduktion oder in energieautarken Sensoren. Im SPP werden Fragestellungen der Physik, der Nanotechnologie und Mikrosystemtechnik, der Mess- und Energietechnik sowie den Materialwissenschaften verbunden.

http://www.spp1386thermoelectrics.de/

Ansprechpartner: Dr.-Ing. Gabi Schierning (Projektleiterin)

SPP 1327: Optisch erzeugte Sub-100-nm-Strukturen für biomedizinische und technische Applikationen (seit 2009)

Spp1327 LogoZiel des Schwerpunktprogramms ist die durchgängige Beschreibung der grundlegenden physikalischen, optischen und chemischen Prozesse, die in der Nanostrukturierung und Nanofunktionalisierung von Werkstoffen und Oberflächen mit nicht linearen photonischen Methoden auftreten. Die untersuchten Strukturen sind auf unter 100 nm begrenzt und sollen durch ultrakurze Laserpulse (Pikosekunden, Femtosekunden, Attosekunden) hergestellt werden.

http://www.spp1327.de

Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Stephan Barcikowski (Projektleiter)
Prof. Dr. Matthias Epple (Projektleiter)
Prof. Dr. Nils Hartmann (Projektleiter)

SPP 1313: Biological Responses to Nanoscale Particles (seit 2008)

Im Schwerpunktprogramm 1313 werden die grundlegenden Wechselwirkungsprozesse zwischen Nanopartikeln und biologischen Systemen auf der zellulären und molekularen Ebene untersucht. Dies beinhaltet die Aufklärung des Transports von Nanopartikeln über biologische Membranen und andere Phasengrenzen, der Interaktionen mit Proteinen und Zellbestandteilen sowie der Auswirkungen auf biologische Funktionen. In diesen Untersuchungen werden neueste Methoden für die Produktion und Charakterisierung von Nanopartikeln sowie deren Nachweis und Lokalisierung in biologischen Systemen angewendet.

http://www.spp1313.de/

Ansprechpartner: Prof. Dr. Dr. Reinhard Zellner (Koordinator)

SPP 1285: Halbleiter Spintronik (seit 2007)

In diesem Schwerpunktprogramm sollen durch intensive Zusammenarbeit von theoretischen, experimentellen und materialorientierten Gruppen die physikalischen Grundlagen für eine zukünftige Halbleiterelektronik unter Verwendung des Freiheitsgrades „Spin“ erforscht werden. In der ersten Phase liegt der Fokus auf der Kombination von Theorie, Experimentalphysik und Materialwissenschaften, um die Grundlagen für spintronische Bauelemente zu legen. In der zweiten Phase soll neben der Grundlagenforschung die ingenieurwissenschaftliche Komponente gestärkt werden, um ein größeres Gewicht auf die Entwicklung neuartiger Bauelemente und quantenmechanischer Schaltungsstrukturen zu legen.

http://www.spinelektronik.de/

Ansprechpartner: Prof. Dr. Jürgen König (Projektleiter)