Arbeitsgruppe Prof. Dr. Rossitza Pentcheva

Willkommen bei der AG Pentcheva

 

Für die nächste Generation von elektronischen Bauelementen oder für die Umwandlung von Solarenergie in Strom könnten Oxide eine zentrale Rolle spielen. An ihren nur wenige Nanometer dünnen Grenzflächen können neue elektronische und magnetische Phasen entstehen, die in den Ausgangsmaterialien nicht vorhanden sind. Dies eröffnet völlig neue Anwendungsperspektiven.

Für das computergestützte Design solcher nanoskaliger Materialien und die Erforschung der zugrundeliegenden Mechanismen werden paramterfreie Modellierungsverfahren im Rahmen der Dichtefunktionatheorie eingesetzt, die zum Teil den Einsatz moderner Höchstleistungsrechner erfordern. Die bisherigen Ergebnisse deuteten bereits auf vielfältige Wege, wie man die Funktionalität dieser Materialien auf der Nanoskala gezielt steuern kann.

Rossitza Pentcheva studierte Physik an den Universitäten Sofia und Köln und fertigte 1996 ihre Diplomarbeit am Forschungszentrum Jülich an. Nach ihrer Promotion (2000) an der FU Berlin und dem Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft habilitierte sie sich 2008 in Materialwissenschaften an der Ludwig-Maximilians-Universität München. Weitere Arbeiten führten sie u.a. an die University of California in Davis und Santa Barbara sowie nach Stanford.

 

Supraleitende Nickelate Kuprat-ähnliches Verhalten in einem Nickeloxid-Film

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). >mehr

Science-Veröffentlichung zu neuer Technik: Materialeigenschaften durch Dehnen verändern

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. >mehr

SFB/TRR 270 - HoMMage
SFB/TRR 270 - HoMMage

Magnetische Materialien für künftige Energietechnologien

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).

Link zur vollständigen Pressemitteilung

Zur Unterstützung des Teilprojekts B06 suchen wir eine/n Mitarbeiter/in mit Interesse an einer Promotion auf diesem Gebiet (Link zum Ausschreibungstext). Engagierte Kandidatinnen und Kandidaten sind herzlich eingeladen, sich bei uns zu bewerben! Weitergehende Fragen zu der Stelle beantwortet Ihnen gerne: PD Dr. Markus Gruner (Tel. 0203/37-92247, Email: Markus.Gruner@uni-due.de).

Posterpreis auf International Bunsen-Discussion-Meeting

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. >mehr

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. >mehr

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. >mehr 

Bewilligung des Projekts C02 im SFB1242

Im neu eingerichteten SonSfb1242derforschungsbereich SFB 1242 werden wir im Projekt C02 die Kopplung struktureller und elektronischer Anregungen in oxidischen Materialien mittels theoretischer Ansätze untersuchen, die über die Dichtefunktionaltheorie hinausgehen.

Hier geht es weiter zur Homepage vom SFB1242: https://www.uni-due.de/sfb1242/

Pressemitteilung

  Von HonigwabCenideengittern und Quantencomputern.  Eine einzelne Schicht aus Kohlenstoffatomen, geordnet in einem Honigwabengitter – seit seiner Entdeckung fasziniert Graphen die Wissenschaft und Industrie. Ordnet man nach diesem Muster jedoch Übergangsmetall-Ionen wie Mangan in einer Oxidheterostruktur an, ergeben sich neuartige Materialeigenschaften, die noch vielversprechender sein können als das derzeit hochgehandelte Graphen .... >mehr 

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.

Kontakt

Prof. Dr. Rossitza Pentcheva

Fakultät für Physik, ME 123
Universität Duisburg-Essen
Lotharstrasse 1
47057 Duisburg

Tel.: +49 (0)203 379 2238
rossitza.pentcheva[at]uni-due.de 

 

Sekretariat

Frau Sandra Laufenburg-Fettweis
ME 122

Tel.: +49 (0)203 379 2904
Fax:  +49 (0)203 379 1679
sandra.laufenburg-fettweis[at]uni-due.de