Reaktive Fluide: Nanomaterialsynthese

Die Arbeitsgruppe „Nanopartikel“ unter der Leitung von Pd. Dr. Hartmut Wiggers untersucht die Gasphasensynthese, Charakterisierung und Verarbeitung von Nanopartikeln aus zahlreichen Materialklassen. Es wird sowohl die Synthese oxidischer Materialien – vorzugsweise in Flammenreaktoren – als auch die Synthese keramischer oder metallischer Nanopartikel in Heißwand- und Plasmareaktoren erforscht. Ein Schwerpunkt ist die Untersuchung der beginnenden Partikelbildungsprozesse, ihre Kinetik und der Einfluss des Reaktionsmediums auf die chemische Zusammensetzung und Partikelmorphologie.

Molekularstrahlprobennahme gekoppelt mit der am Institut entwickelten Partikelmassenspektrometrie ermöglicht die Korrelation von Reaktionsbedingungen mit Partikelgrößenverteilungen. In Kooperation mit der Gruppe „Lasermesstechnik“ werden optische Verfahren für die In-situ-Messung eingesetzt. So ist es möglich, sowohl den Einfluss der Reaktionsbedingungen als auch den der chemischen Umgebung in der Reaktionsmischung auf Partikelwachstum, -morphologie und -zusammensetzung zu untersuchen. Gemeinsam mit der Arbeitsgruppe Fluiddynamik wird das Ziel verfolgt, die Syntheseprozesse grundlegend zu verstehen. Auf dieser Basis ist auch die Skalierung der Verfahren bis in den industriellen Maßstab möglich.

Einen Schwerpunkt der aktuellen Arbeiten stellen Materialien dar, die sich in der Energietechnik einsetzen lassen: Themenfelder wie Katalyse, elektrochemische Energiespeicher, Photovoltaik, Thermoelektrik und Brennstoffzellen werden mit Kooperationspartnern aus Forschung und Industrie bearbeitet und stehen im Zentrum der Aktivitäten des NanoEnergieTechnikZentrums (NETZ). Da viele der genannten Anwendungsfelder potenziell große Materialmengen erfordern, gilt ein besonderes Augenmerk bei der Materialauswahl der Nachhaltigkeit – sowohl bei der Herstellung als auch bei der Verarbeitung und Anwendung. Das Institut für Energie- und Umwelttechnik (IUTA) überträgt die am IVG-RF erforschten Syntheseverfahren für Nanomaterialien in den Technikumsmaßstab.

Die Arbeitsgruppe trägt in erheblichem Maß zum Curriculum des Studiengangs NanoEngineering bei.