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SFB 1585:  Strukturierte Funktionsmaterialien für multiplen Transport in nanoskaligen räumlichen Einschränkungen

Fachliche Zuordnung Chemie
Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Physik
Förderung Förderung seit 2023
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 492723217
 
Nanostrukturierte Funktionsmaterialien sind das Rückgrat moderner und nachhaltiger Technologien wie Batterien, Brennstoffzellen und Solarzellen. Ihre Leistungsfähigkeit wird maßgeblich durch den gleichzeitigen Transport der Agenzien Ionen, Moleküle, Elektronen und Wärme in und zwischen den Materialien bestimmt. Für nanometerskalige, räumliche Einschränkungen kommt es zu bislang wenig verstandenen Wechselwirkungen zwischen den transportierten Agenzien, den strukturierten Materialien und den dazugehörigen Grenzflächen. So sind die Agenzflüsse nicht mehr unabhängig voneinander und weichen stark vom Volumenverhalten ab. Ziel des SFB ist es daher, das Transportverhalten der vier Agenzien in nanostrukturierten Funktionsmaterialien zu erforschen, zu verstehen und zu kontrollieren. Hierzu gehören Strategien, Materialien so zu programmieren, dass sie mehrere Agenzien gemeinsam, unabhängig voneinander oder in räumlich unterschiedliche Richtungen leiten. Diese für multiple Ströme zentralen Eigenschaften sind der Schlüssel für Quantensprünge in oben genannten Technologien. Wir nutzen hierzu die Leitthemen i) Elektrolyt-Wirtsysteme, ii) Grenzflächengesteuerte Systeme und iii) Perkolationsnetzwerke, die sich an wichtigsten Wechselwirkungen zwischen den Agenzien und den Materialien orientieren. Die systematische Nanostrukturierung und chemische Modifikation verschiedener Materialklassen in den Systemen erlaubt Zeit- und Längenskalen übergreifend den Einfluss von 1D-, 2D und 3D-Strukturen auf multiple Transportprozesse zu verstehen. Der dabei kontrollierte Parameterraum, eröffnet eine umfassende Analyse des Transports in nanostrukturierten Materialien. Der SFB vereint ein interdisziplinäres Team aus Physiker*innen, Chemiker*innen und Ingenieur*innen, die Expertise in Synthese, Verarbeitung, Charakterisierung und Theorie einbringen. Die eingerichtete Transportakademie stärkt konzertierte Teamarbeit, den Austausch mit internationalen Kolleg*innen und die Ausbildung des wissenschaftlichen Nachwuchses in einem integrierten Graduiertenkolleg. Dieses stattet unsere Promovenden mit Kompetenzen für ihre Forschung und ihre spätere Karriere aus. Der SFB fördert die digitale Transformation mit einem dezidierten Projekt zum Forschungsdatenmanagement. Dieses erarbeitet Metadatenumgebungen für projektübergreifende Analysen. Durch die Kombination von Meta-Analysen des SFB mit dem Austausch auf interdisziplinären, internationalen Treffen entsteht eine innovative Forschungsphilosophie. Wir folgen der langfristigen Vision, ein wissensbasiertes Materialdesign zu schaffen, das den multiplen Transport von Ionen, Molekülen, Elektronen und Wärme in nanostrukturierten Materialien kontrollieren kann und sich in stetig adaptivere und responsivere Systeme entwickelt. Dies ist entscheidend für bahnbrechende Entwicklungen bestehender und die Erforschung neuer nachhaltiger Systemtechnologien für globale Herausforderungen in den Bereichen Energie, Mobilität, und Nachhaltigkeit.
DFG-Verfahren Sonderforschungsbereiche

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Antragstellende Institution Universität Bayreuth
 
 

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