Servicenavigation

Detailseite

Zurück

Projekt Druckansicht

SPP 1386:  Nanostrukturierte Thermoelektrika: Theorie, Modellsysteme und kontrollierte Synthese

Fachliche Zuordnung Physik
Förderung Förderung von 2009 bis 2019
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 72865528
 
Als aussichtsreichster Ansatz zur Entwicklung thermoelektrischer Materialien hoher Effizienz Z•T gilt heute die Nanostrukturierung. Die gezielte Strukturierung auf der nm-Skala erlaubt, die in homogenen "Volumenmaterialien“ direkt miteinander verknüpften drei Transportgrößen von Z (Z=S2•s/?: Seebeck-Koeffizient S, elektrische und thermische Leitfähigkeit s und ?) teilweise unabhängig voneinander zu verändern. Bevor das offensichtliche Potenzial nanoskaliger Thermoelektrika nutzbar gemacht werden kann, wird dieses Schwerpunktprogramm versuchen, die folgenden Kernfragen zu beantworten: (1) Kann die thermoelektrische Effizienz für nanostrukturierte Modellsysteme theoretisch mit hinreichender Genauigkeit berechnet werden, um Wege für den Materialentwickler aufzuzeigen? (2) Welche realen Systeme können als geeignete Modellsysteme herangezogen werden, um durch kontrolliertes "Engineering“ (chemische und physikalische Methoden) die Verbindung mit der Theorie zu erreichen? Wie können modellhafte "vertikal“ und "lateral“ nanostrukturierte thermoelektrische Systeme möglichst einfach konstruiert und strukturell charakterisiert werden? (3) Wie muss die Messtechnik für die Modellsysteme beschaffen sein, um verlässliche und weltweit akzeptierte Referenzdaten zu erzeugen? Welche experimentellen Methoden können dem Verständnis des thermoelektrischen Transports in Nanostrukturen dienen? Das Schwerpunktprogramm soll wesentliche Beiträge liefern, um diese Erkenntnislücke international zu schließen. Gefördert werden sollen daher die Aktivitäten in den drei folgenden Kompetenzbereichen (KB): KB 1: Die Entwicklung von definierten experimentellen Modellsystemen zur unabhängigen Manipulation der thermoelektrischen Kerngrößen mit (elektro-)chemischen oder physikalischen Verfahren, welche entweder die physikalischen Prinzipien der Phononenbarrieren oder des Bandstruktur-Engineering ausnutzen. Die Modellsysteme müssen sich durch gut charakterisierbare Nanostrukturen auszeichnen, z.B. in Form von epitaktischen Multischichtsystemen, Nanostäben, Quantenstrukturen oder monodispersen Nanopartikeln.
KB 2: Die strukturelle und thermoelektrische Charakterisierung zum besseren Verständnis der Transportvorgänge auf der nm-Skala. Projektgegenstand müssen entweder die Messtechnik selbst, deren Abläufe oder die messtechnische Präparation sein.
KB 3: Die Entwicklung festkörpertheoretischer Modelle, die das Verständnis für die Transportprozesse in den Modellsystemen erweitern. Projektgegenstand können beispielsweise Finite-Elemente-Modellierungen, ab-initio-Rechnungen auf der Grundlage der Dichtefunktionaltheorie oder analytische Methoden sein, um das rationale Materialdesign zu erleichtern, wobei eine besondere Herausforderung darin besteht, eine Multi-Skalen-Behandlung zu entwickeln.
DFG-Verfahren Schwerpunktprogramme
Internationaler Bezug Österreich, Spanien

Projekte

 
 

Zusatzinformationen

© 2024 DFG Kontakt / Impressum / Datenschutz

Textvergrößerung und Kontrastanpassung