30.05.2023 • Energie

Nanostrukturen für die Energietechnik

Neuer SFB an der Universität Bayreuth erhält rund elf Millionen Euro.

Die Deutsche Forschungs­gemeinschaft fördert einen neuen Sonderforschungs­bereich an der Universität Bayreuth. Die inter­disziplinäre Erforschung nano­strukturierter Funktionsmaterialien soll die Leistungs­fähigkeit von Batterien, Solarzellen, Brennstoff­zellen und Photo­katalysatoren revolutionieren und dadurch neue Perspektiven für eine nachhaltige Energiewirtschaft eröffnen. Ausgangspunkt der material­wissenschaftlichen Innovationen ist die ganzheitliche Betrachtung des Transports von Elektronen, Ionen, Molekülen und Wärme sowie ihrer Wechselwirkungen in den Materialien. Der neue SFB 1585 „MultiTrans“ erhält von der DFG in den nächsten vier Jahren insgesamt rund elf Millionen Euro.

Abb.: Markus Retsch und Jürgen Senker von der Universität bayreuth mit einem...
Abb.: Markus Retsch und Jürgen Senker von der Universität bayreuth mit einem Modell der Porosität von kovalent-organischen Netzwerken. (Bild: UBT)

Der SFB 1585 „MultiTrans“ – die Abkürzung steht für „Structured functional materials for multiple transport in nanoscale confinements“ – setzt bei der Erkenntnis an, dass die Strukturierung von Materialien im Nanometer­bereich einen entscheidenden Einfluss darauf hat, wie sich Elektronen, Ionen, Moleküle und Wärme innerhalb der Materialien fortbewegen. Zunächst konzentrieren sich die Forschungs­arbeiten auf diese vier wichtigen Transport­ströme, die gleichzeitig, aber nicht notwendigerweise in der gleichen Richtung verlaufen. Die Nano­strukturierung erzeugt eine Vielzahl von Wechsel­wirkungen zwischen den Transport­strömen, den Materialien und den beteiligten Grenzflächen. Diese längst nicht aufgeklärten Zusammenhänge stehen im Fokus des SFB.

Übergreifende Forschungs­arbeiten, die das Verhalten von Elektronen, Ionen, Molekülen und Wärme zueinander in Beziehung setzen, sollen zu einem grundlegenden und umfassenden Verständnis von Transport in maßgeschneiderten Umgebungen führen. Neueste wissen­schaftliche Verfahren, beispielsweise aus dem Bereich der Künstlichen Intelligenz, werden diese Analysen unterstützen. Die langfristige Vision des SFB ist es, alle Transport­ströme in nano­strukturierten Materialien gezielt und koordiniert steuern zu können. „Die aus dem SFB hervor­gehenden Erkenntnisse können und sollen ein Sprungbrett für weitreichende Verbesserungen bestehender Energie­technologien sein. Vor allem aber haben sie das Potenzial, die Entwicklung völlig neuer Materialien für eine nachhaltige Energie­wirtschaft voranzubringen. Mit diesem gemeinsamen Ziel vor Augen, werden zahlreiche Forschungsteams auf dem Bayreuther Campus intensiv kooperieren und dabei immer wieder Brücken von der Grundlagen­forschung zu innovativen Anwendungs­perspektiven schlagen“, sagt SFB-Sprecher Jürgen Senker.

„Die langjährige inter­disziplinäre Zusammenarbeit zwischen der Physik, der Chemie und der Material­wissenschaft auf dem Bayreuther Campus, die sich bereits in unserem SFB zur Mikroplastik­forschung bewährt hat, wird durch die Förder­entscheidung der DFG aufs Neue gestärkt. Es freut mich sehr, dass die Universität Bayreuth mit ihrem SFB MultiTrans jetzt auf einem weiteren Forschungsfeld an der Lösung zentraler gesellschaftlicher und wirtschaftlicher Heraus­forderungen mitarbeiten wird. Die Material­forschung ist ein Herzstück der Energieforschung. Von dem ganzheitlichen Ansatz, den der SFB mit seiner Forschungs­agenda verfolgt, werden verschiedene nachhaltige Technologien – wie beispielsweise Batterien, Solarzellen und wasserstoff­betriebene Brennstoff­zellen – gleichermaßen profitieren können“, sagt Stefan Leible, Präsident der Universität Bayreuth.

Der SFB bündelt natur- und technik­wissenschaftliche Kompetenzen aus neun Forschungs­disziplinen der Universität Bayreuth unter Beteiligung von Forschungs­partnern an der Universität Augsburg, der Technischen Universität Darmstadt und der Universität Ulm. Zur Verstärkung der Synergien zwischen den Forschenden richtet der SFB die Transport­akademie ein. Sie unterstützt und begleitet die konzertierte Arbeit innerhalb der multi­disziplinär zusammengesetzten Arbeitsgruppen. Zudem analysiert und evaluiert sie neue Forschungs­ergebnisse im Hinblick auf die übergreifenden Forschungsziele des SFB.

Ein besonderer Schwerpunkt ist die Förderung wissenschaftlicher Talente in Kooperation mit der WiN Academy der Universität Bayreuth, die alle individuellen Karrierestufen – von der Promotion bis zur Junior­professur – mit einem breit angelegten Serviceangebot unterstützt.& Im Zentrum der Nachwuchs­förderung des SFB steht ein neues Graduiertenkolleg zum Thema „Transport in strukturierten Materialien“: Es wird die wissenschaftliche Exzellenz und fachbezogene Soft Skills, aber auch die Persönlichkeits­entwicklung der Doktorandinnen und Doktoranden stärken. Sie ist in die Bayreuther Graduierten­schule für Mathematik und Natur­wissenschaften (BayNAT) integriert und bildet damit einen Teil der University of Bayreuth Graduate School.

„Wir setzen uns mit Nachdruck dafür ein, junge hochmotivierte Forscherinnen und Forscher aus dem In- und Ausland während ihrer Promotions­phase oder im Anschluss daran umfassend zu fördern und sie bei der Konzeption und Umsetzung eigener Projekte bestmöglich zu beraten. Auf dem familiären Campus der Universität Bayreuth sind sie Mitglied eines multi­disziplinären Netzwerks, das enge Kontakte und Kooperationen zu namhaften internationalen Forschungs­partnern unterhält. Zudem haben sie in unseren Laboratorien selbstständigen Zugang zu einer hervorragenden Forschungs­infrastruktur, die von einer in Deutschland einzigartigen NMR-Spektroskopie über neueste Techniken zur Charak­terisierung von Wärmeflüssen bis zu einem Forschungs­zentrum für wissen­schaftliches Rechnen reicht“, sagt Markus Retsch, stellvertretender Sprecher des SFB.

U. Bayreuth / JOL

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