Abteilung In-Situ- und Operando-Charakterisierung

In dieser Abteilung befassen sich unsere Forscher mit der Umsetzung innovativer und hochmoderner Methoden für die Charakterisierung von Materialien und mit der Entwicklung mehrdimensionaler Modelle für die korrelative Charakterisierung von Materialeigenschaften und -funktionen. Unsere Methoden umfassen Rasterkraftmikroskopie (AFM), elektrochemisches AFM/leitendes AFM, in situ/in operando Elektronenmikroskopie, Neutronen- und Synchrotroncharakterisierung, fortgeschrittene Chromatographie und Massenspektrometrie sowie NMR-Charakterisierung.

Die Entwicklung nachhaltiger Funktionsmaterialien für Anwendungen z.B. in den Bereichen erneuerbare Energien, Kunststoff-Kreislaufwirtschaft, Biomedizin und Biotechnologie erfordert nicht nur die präzise Synthese und Verarbeitung solcher Materialien, sondern auch die genaue Charakterisierung ihrer molekularen Strukturen und/oder ihrer Nanostrukturen. Die hochentwickelte Charakterisierung nachhaltiger Funktionsmaterialien ist daher die zentrale Aufgabe der Abteilung „In Situ und Operando Charakterisierung“. Die Abteilung konzentriert sich derzeit auf die Untersuchung der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von (photo)elektrochemischen und polymeren Systemen, um Funktionalität, Stabilität, Abbau und Upcycling zu verstehen.

Das Verständnis der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen auf der Nano-, Mikro- und Mesoskala ist für die Optimierung von Materialien wie Katalysatoren für erneuerbare Energien oder Polymerstrukturen für eine Vielzahl von Anwendungen unerlässlich. Um diese Ziele zu erreichen, stehen verschiedene Elektronen- (Transmissions-, Raster-, Environmental-Scanning-), Rasterkraft- und Lichtmikroskope zur Verfügung. Außerdem kann eine umfangreiche Bandbreite von Probenvorbereitungstechniken eingesetzt werden. Die mikroskopische Analyse kann durch microCT ergänzt werden, um Objekte mit einem Durchmesser von bis zu 20 cm zu untersuchen. Grenzflächeneigenschaften sind von großer Bedeutung für die Einstellung von Materialeigenschaften. Grenzflächenanalysen und Kontaktwinkelmessungen werden mit einem Kraft-Tensiometer und einem Tropfenformanalysator durchgeführt.

Darüber hinaus stehen umfangreiche Analysewerkzeuge zur Verfügung, um die Reaktionsprodukte sowie die komplexe Struktur maßgeschneiderter nachhaltiger Polymere zu charakterisieren

Es stehen spektroskopische Methoden (FTIR, NMR, Massenspektrometrie), Fraktionierungsmethoden wie GPC (Gelpermeationschromatographie) und HPLC (Hochleistungsflüssigkeitschromatographie) zur Verfügung. Wir haben uns darüber hinaus auf gekoppelte und moderne mehrdimensionale Methoden spezialisiert, die speziell für die Charakterisierung von Polymersystemen nützlich sind. So wird beispielsweise die gleichzeitige Analyse der chemischen Zusammensetzung und der Molmassenverteilungen durch eine umfassende (gekoppelte) zweidimensionale Flüssigkeitschromatographie (2D-LC) ermöglicht. Durch die Kopplung von GPC/HPLC mit spektroskopischen Methoden lassen sich Verzweigungs- und Funktionsgruppenverteilungen ermitteln.

Unsere Ausstattung