Pulverdiffraktometrie und Oberflächenspektroskopie
Die Forschungsaktivitäten der Arbeitsgruppe fokussieren sich auf die kristallographische Charakterisierung anorganischer funktioneller Feststoffe. Diese werden entweder als Katalysatoren in chemischen Reaktionen oder für die Energiespeicherung und -konversion genutzt. Struktur-Eigenschaftsbeziehungen werden auf unterschiedlichen Längenmaßstäben untersucht: von der gemittelten Kristallstruktur bis hin zur Lokalstruktur amorpher oder ungeordneter Verbindungen.
Die Arbeitsgruppe hat eine langjährige Erfahrung auf dem Gebiet der in situ Diffraktometrie. Für in situ bzw. operando Untersuchung von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen steht eine Vielzahl verschiedener Probenumgebungen zur Verfügung, die unter „Instrumentelle Ausstattung“ aufgeführt sind.
Folgende Fragestellungen werden mit Hilfe von Beugungsmethoden bearbeitet:
• Phasenidentifizierung, Rietveld-Verfeinerungen, Quantitative Phasenanalyse
• Strukturelle Phasenumwandlungen
• Kristallstrukturlösung aus Pulverbeugungsdaten
• Mikrostrukturanalyse
• Katalytische Reaktionen
• Kristallisationsvorgänge
• Lokalstrukturanalyse amorpher oder teilkristalliner Verbindungen
Neben den Beugungsmethoden betreibt die Arbeitsgruppe auch ein Röntgenphotoelektronen-Spektrometer (XPS) für die chemische Charakterisierung von Festkörperoberflächen. Das Gerät ist zusätzlich mit einer UPS-Einheit ausgestattet und ermöglicht damit eine Untersuchung der elektronischen Struktur der Außen/Valenz- bzw. Bindungselektronen. Eine in situ Katalysezelle ermöglicht die Analyse reaktiver Oberflächen direkt nach einer Reaktion, ohne die Proben in Kontakt mit der Umgebungsatmosphäre zu bringen.
Folgende Fragestellungen werden mit Hilfe von XPS bearbeitet:
• Identifizierung von oberflächennahen Elementen auf der Oberfläche, Elementquantifizierung
• Bestimmung von Oxidationsstufen
• Identifizierung von chemischen Umgebungen
• Bestimmung der Austrittsarbeit von Halbleitern oder Leitern
Schwingungsspektroskopische Untersuchungen werden mithilfe der Raman-Spektroskopie durchgeführt. Das Spektrometer ist mit einem Mikroskop, zwei unterschiedlichen Lasern und verschiedenen Reaktionszellen ausgestattet.
Neben eigenen Forschungsaktivitäten ist ein Teil der Arbeitsgruppe für den Servicemessbetrieb zuständig. Alle Diffraktometer und Spektrometer, sowie die Probenumgebungen werden für den Servicemessbetrieb angeboten. Neben Probenpräparation und Durchführung der Experimente wird den Auftraggebern die komplette Auswertung der experimentellen Daten und sowie deren Interpretation zur Verfügung gestellt.