Arbeitsgruppe Prof. Dr. Rossitza Pentcheva

Forschungsschwerpunkte

Im Rahmen des SFB/TRR80 wird das Auftreten neuer elektronischer Phasen an Übergangsmetalloxid-Grenzflächen untersucht. Hierzu zählen topologisch nichttriviale Zustände in Oxidübergittern mit Honigwaben-Muster oder ultradünne Filme, die unter extremen Verspannungen drastisch ihre Eigenschaften ändern, z. B von einem ferromagnetischen Metall zu einem antiferromagnetischen Isolator. Des Weiteren wird erforscht, wie sich die thermoelektrischen Eigenschaften durch Ausnutzung von reduzierten Dimensionen, z.B. in Oxidheterostrukturen verbessern lassen, was zu einem Europäischen Patent geführt hat. Im SFB/TRR247 werden Anodenmaterialien für die Wasserspaltung durch gezielte Modifikation von Strukturmotiven, chemischer Zusammensetzung und Defekten optimiert. Die Modellierung der Propagation von Laseranregungen auf ultrakurzer Zeitskala durch Metall-Isolator Grenzflächen und die akkurate Beschreibung von spektroskopischen Eigenschaften mittels Vielteilchentheorie sind Gegenstand der Forschung im SFB1242. Nicht zuletzt im SFB/TRR270 wird untersucht, wie die Kopplung von Magnetismus und Gitter die Effizienz magnetokalorischer Materialien steigern kann.

Neuigkeiten

Zwei Posterpreise bei CRC1242-Konferenz

Zwei der drei Preise für die besten Poster der internationalen CRC 1242-Konferenz "Exploring the Nonequilibrium Properties of Condensed Matter" in San Sebastián gingen an Mitglieder unserer AG. Elaheh Shomali erhielt den Preis für ihr Poster zu "Anisotropic carrier dynamics in a laser-excited Fe/MgO(001) heterostructure from real-time TDDFT", während Mike Bruckhoff für sein Poster zu "Anisotropic response to optical excitations in naturally layered delafossite PdCoO2 from time-dependent DFT" ausgezeichnet wurde.

Verlängerung für SFB/TRR 247

Trr247 Logo

Gezieltes Design neuer Katalysatormaterialien: Fast alle Alltagsgegenstände sind während ihrer Herstellung mit mindestens einem Katalysator in Kontakt gekommen, damit die Produktion billiger, umweltfreundlicher oder überhaupt erst möglich wird. Ziel des SFB/TRR 247 „Heterogene Oxidationskatalyse in der Flüssigphase“ ist es, günstige, hochaktive und -selektive Katalysatoren auf der atomaren Ebene zu entwickeln. Nach seiner erfolgreichen ersten Förderphase von der DFG wird er für weitere vier Jahre verlängert und mit 12,3 Mio. Euro gefördert.

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Internationales Graduiertenkolleg 2D-MATURE (GRK 2803) bewilligt

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert ein neues Internationales Graduiertenkolleg 2D-MATURE (GRK 2803) an der Fakultät für Ingenieurwissenschaften mit Beteiligung aus der Fakultät für Physik und der University of Waterloo (Kanada), das die Eigenschaften, Herstellung und Anwendung von 2D Materialien im Fokus hat. Darin befassen wir uns mit der Frage wie die Funktionalität durch die Grenzflächen in Heterostrukturen aus 2D Materialien modifiziert und gesteuert wird.

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New Directions for the ‘Energiewende’

From materials in science fiction, research and the circular economy – the WE-Heraeus seminar "Materials and Energy – New Directions for the ‘Energiewende’" aims to stimulate new ways of thinking and research in the field of energy and materials research. The WE-Hereaus Seminar will take place at the Physikzentrum Bad Honnef from October 23 to 27. Deadline for registration is August 28.

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Open Position

Open PhD position within IMPRS SUSMET on computational modelling of nanoscale oxide materials for energy conversion applications. See link for more info.

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Promotion

Dr. Yuman Peng hat am 31.05.2022 erfolgreich ihre Promotion in der AG Pentcheva zum Thema "Density functional theory investigation of the catalytic properties and OER performance of cobalt oxide surfaces" abgeschlossen. Wir gratulieren zur bestandenen Doktorprüfung!

Promotion

Dr. Vijaya Begum hat am 31.01.2022 erfolgreich ihre Promotion in der AG Pentcheva zum Thema "Role of many-body effects in the theoretical modelling of spectroscopic properties in oxides" abgeschlossen. Wir gratulieren zur bestandenen Doktorprüfung!

Beitrag in UNIKATE Nr. 57 - Katalyse

Rossitza Pentcheva und Hamidreza Hajiyani sind mit einem Beitrag in einer der beiden UNIKATE-Ausgaben 2021, zum Thema "Katalyse", vertreten. Der Beitrag beleuchtet den Einsatz von Großrechnern in der Katalyse- und Energiekonversions-Forschung.

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Forschungsdaten gemeinsam nutzbar machen

Fairmat SZwei Konsortien mit Beteiligung von Forschenden aus der UA Ruhr wurden für die Bund-Länder-Förderung der Nationalen Forschungsdateninfrastruktur, kurz NFDI, ausgewählt. Beide Konsortien widmen sich der Materialforschung, einem Schwerpunkt der UA Ruhr. „FAIRmat“ und „NFDI-MatWerk“ wurden nach einem mehrstufigen Auswahlverfahren bewilligt. Die Förderung ist auf fünf Jahre angelegt.

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CENIDE Best Paper Award 2021

Fuen Cenide Award

Achim Füngerlings erhielt zusammen mit Maik Dreyer (AG Behrens) den CENIDE Best Paper Award 2021 in der Kategorie "Catalysis" für die Publikation: "Synergistic Effects of Co and Fe on the Oxygen Evolution Reaction Activity of LaCoxFe1−xO3".

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Promotion

Dr. Okan Köksal hat am 31.08.2021 erfolgreich seine Promotion in der AG Pentcheva zum Thema "Density functional theory study of Mott and topological non-trivial phases in oxide heterostructures" abgeschlossen. Wir gratulieren zur bestandenen Doktorprüfung!

 

Supraleitende Nickelate

Nno
Supraleiter können Strom verlustfrei beliebig weit übertragen und spielen eine wichtige Rolle in Quantencomputern und der Medizin. Doch die Stars unter den elektrischen Leitern funktionieren meist nur bei extremer Kälte. Seit der Entdeckung der Hochtemperatur-Supraleitung 1986 in Kupraten mit ihren planar angeordneten Kupfer-Sauerstoff Plaketten versucht die Wissenschaft, ähnliches Verhalten in anderen Materialklassen zu realisieren. Erst 2019 wurde Supraleitung in einem Nickeloxid-Film nachgewiesen, doch worauf sie dort beruht, ist noch unklar. Theoretische Physiker vom Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) haben daher die elektronischen Eigenschaften des Materials untersucht und eine mögliche Erklärung gefunden.

Da das Volumenmaterial des Neodym-Nickeloxids (NdNiO2), welches dieselbe Atomstruktur und Anzahl Valenzelektronen wie viele Kuprate aufweist, alleine nicht supraleitend ist, konzentrierten sich Prof. Rossitza Pentcheva und Dr. Benjamin Geisler auf die Rolle der Filmgeometrie: Das untersuchte System besteht aus einer 1,5 Nanometer dünnen Schicht des Nickelats auf einer Strontiumtitanat-Unterlage (SrTiO3).

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Science-Veröffentlichung zu neuer Technik: Materialeigenschaften durch Dehnen verändern

Mani Oxide sind Keramiken, die unter mechanischer Verspannung spröde brechen, ganz im Gegensatz zu den gut verformbaren Metallen. Nun ist es einem internationalen Wissenschaftler-Team, zu dem auch Theoretische Physiker der UDE gehörten, gelungen, Membranen aus Oxiden zu erzeugen, die extreme Verspannungen von bis zu 8 Prozent verkraften können. Werden die Abstände zwischen den Atomen gedehnt, dann können die Elektronen lokalisieren und es entstehen neuartige Eigenschaften, wie z.B. im konkreten Fall ein Übergang von einem leitenden zu einem isolierenden Zustand. Dieser in „Science“ veröffentlichte Durchbruch kann künftig dazu dienen, die Funktionalität von Materialien gezielt zu designen – zum Beispiel für Sensoren oder Detektoren. Gemeinsam mit Kollegen der Northwestern University (USA) haben Manish Verma und Professor Rossitza Pentcheva die Ursachen und zugrundeliegenden Mechanismen für das Verhalten des Materials Lanthan-Calcium-Manganoxid (La1-xCaxMnO3, LCMO) unter extremer Zugspannung mittels Dichtefunktionaltheorie-Rechnungen untersucht.

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Magnetische Materialien für künftige Energietechnologien

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​​Ob superstarke Permanentmagnete für Windräder und Elektromotoren oder Werkstoffe für die magnetische Kühlung – für eine erfolgreiche Energiewende und zugunsten einer emissionsarmen Zukunft müssen neue Funktionsmaterialien her. An der TU Darmstadt und der UDE startet daher zum 1. Januar der neue Transregio-Sonderforschungsbereich TRR 270, Hysteresis Design of Magnetic Materials for Efficient Energy Conversion („HoMMage“), der zunächst für vier Jahre mit rund 12 Mio. Euro von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wird. Die AG Pentcheva ist am TRR 270 im Rahmen des Teilprojekts B06, Rational design of narrow-hysteresis materials by tailoring magnetoelastic interactions, beteiligt (Projektleitung: PD Dr. Markus Gruner).

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Posterpreis auf International Bunsen-Discussion-Meeting

Z33

Der Beitrag " Why Tin-doping enhances the efficiency of Hematite photoanodes for water splitting " von Hamidreza Hajiyani  hat auf dem International Bunsen-Discussion-Meeting " Fundamentals and Applications of (Photo)Electrolysis for Efficient Energy Storage" (1-5. April 2019, Taormina , Italy) den  Posterpreis gewonnen.  Die Veröffentlichung  wurde außedem als Titelseite auf Advanced Functional Materials ausgewählt.

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TRR 80 für weitere vier Jahre gefördert

Trr80 ​​Weitere 8,8 Mio. € für die Erforschung elektronisch korrelierter Materialien. Der Transregionale Sonderforschungsbereich TRR 80 „Von elektronischen Korrelationen zur Funktionalität“ ist zum zweiten Mal als exzellenter Forschungsverbund mit internationaler Ausstrahlung evaluiert worden und wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) für vier weitere Jahre gefördert. Prof. Dr. Rossitza Pentcheva leitet darin zwei Projekte: Eines zum Verständnis fundamentaler Mechanismen, die das Auftreten von neuartigem elektronischem Verhalten an Übergangsmetalloxid-Grenzflächen steuern, in einem weiteren Projekt beschäftigt sie sich mit dem Verständnis und der Optimierung solcher Systeme als vielversprechende thermoelektrische Bauelemente.

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CENIDE News

Thermoelektrische Generatoren aus polaren Oxid-Nanoschichten ​​Thermoelektrische Generatoren aus polaren Oxid-Nanoschichten: Sie könnten heiße Rohrleitungen in der Industrie ummanteln oder am Abgasstrang unseres Autos sitzen: Thermoelektrische Generatoren nutzen Wärmegradienten, um Strom zu erzeugen und damit Energie zurückzugewinnen, die sonst verlorenginge. Leider enthalten viele der bisher hierfür verwendeten Materialien Elemente, die selten, giftig oder gar beides sind. Wissenschaftler vom Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) haben jüngst nachgewiesen, dass es auch anders geht: Ihre Technik, die auf Nanoschichten mit geladenen Grenzflächen basiert, haben sie zum Patent angemeldet.

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Erfolgreiche DFG-Förderanträge

Im Rahmen der Schwerpunktprogramme 1599 und 1613 konnten Projektmittel von der Deutschen Forschungsgemeinschaft für die Arbeitsgruppe eingeworben werden. Beide Projekte beschäftigen sich mit der Suche nach neuen Materialien für die effiziente Energiekonversion oder die Erschliessung regenaritiver Energieequellen.

Spp1613Das Projekt im SPP 1613 "Regenerativ erzeugte Brennstoffe durch lichtgetriebene Wasserspaltung: Aufklärung der Elementarprozesse und Umsetzungsperspektiven auf technologische Konzepte" ist ein Gemeinschaftsantrag von Rossitza Pentcheva mit Thomas Bein, Dina Fattakhova-Rohlfing  (beide LMU München) und Christina Scheu (MPI für Eisenforschung, Düsseldorf). Es beschäftigt sich mit der Entwicklung von neuartigen Metalloxid-Nanomorphologien, die die Ausbeute bei der elektrochemischen und licht-getriebenen Wasserspaltung verbessern sollen (Link zur Pressemitteilung und zur Projektseite).

Spp1599

Das Vorhaben im SPP 1599 "Kalorische Effekte in ferroischen Materialien: Neue Konzepte der Kühlung" dreht sich um die Entwicklung neuartiger magnetokalorischer Materialien mit maßgescheiderter Hysterese. Diese sind zur effizienten Nutzung magnetokalorischer Kühlverfahren nötig, die in Zukunft den herkömmlichen Gas-Kompressor-Zyklus ersetzen sollen. Dieses Projekt wurde von Markus Gruner gemeinschaftlich mit Mehmet Acet, Michael Farle, Heiko Wende (alle UDE) und Oliver Gutfleisch (TU Darmstadt) beantragt (Link zur Pressemitteilung).

Posterpreis auf CECAM Meeting

Der Beitrag "Tuning the Thermoelectric Properties of Cobaltates by Epitaxial Strain" von Markus Gruner und Rossitza Pentcheva hat auf dem CECAM Workshop "Electronic Structure at the Cutting Edge with Elk" (Lausanne, 10-14. August 2015) den ersten Posterpreis gewonnen.