NSF-DFG Echem: Spin-polarisierte Elektronen für spinselektive Elektrokatalyse

• Antragsteller: Professor Dr. Helmut Zacharias
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung ; Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 459855161

Chirale Materialien werden entwickelt und bei der Elektrokatalyse eingesetzt, um mittels spinpolarisierter Elektronen die Selektivität und Effizienz katalytischer Reaktionen zu erhöhen. Chirale Moleküle und chirale Materialien transmittieren bevorzugt spinpolarisierte Elektronen, wobei die Elektronentransferrate und die Polarisationsrichtung mit der enantiomeren Form der Materialien zusammenhängt. In dem Projekt werden neue chirale Metalloxidelektroden für die Erzeugung spinpolarisierter Elektronen entwickelt und ihre Effizient für die Elektrokatalyse evaluiert, wie es in Vorarbeiten mit chiralem CuO von uns demonstriert worden ist. Wir nutzen die Sauerstoff Evolutionsreaktion (OER) als Indikator für spinselektive Elektrochemie, was durch die Selektivität für die Erzeugung von Grundzustands Triplett-Sauerstoff und die Unterdrückung von Singulettprodukten wie Wasserstoffperoxid und Singulett-Sauerstoff angezeigt wird. Chirale d-Metalloxide der ersten Reihe werden durch Flüssigphasen Elektrodeposition von chiralen metallorganischen Edukten gewachsen. Sowohl reine als auch gemischte und dotierte Oxide werden evaluiert. Ferner wird erwartet, dass superparamagnetische Eisenoxid Nanoteilchen in einer chiralen Matrix zu noch besseren Elektrokatalysatoren werden. Schließlich sollen chirale Metamaterialien untersucht werden, um mittels erhöhter Plasmonenabsorption höhere Ströme spinpolarisierter Elektronen zu erhalten. Nach Einbettung in aktive Metalloxid Nanopartikel soll ihre elektrokatalytische Aktivität untersucht werden. In diesem gemeinsamen Projekt wird die OER und damit die elektrokatalytische Aktivität von der Partnergruppe in Pittsburgh untersucht, die Spinorientierung photoemittierter Elektronen der chiralen Materialien wird in Münster studiert. Beide Gruppen erzeugen mit unterschiedlichen Techniken chirale Oxidschichten und tragen auch zu ihrer Charakterisierung bei.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Partnerorganisation: National Science Foundation (NSF)
• Kooperationspartner: Professor David H. Waldeck, Ph.D.