FWF - Nanoporös - In-situ Magnetometrie von nanoporösen Metallen während Dealloying und Beladung

Projekt: Foschungsprojekt

Beschreibung

Das Projekt befasst sich mit magnetischen Untersuchungen von nanoporösen Metallen und Legierungen, die durch sog. Dealloying hergestellt werden, einer Methode, bei der sich die nanoporöse Struktur aus einer Legierung durch elektrochemisches Herauslösen der weniger edlen Komponente bildet. Aufgrund des hohen Oberflächenanteils ist diese Materialklasse nicht nur für Anwendungen, wie z.B. Sensorik und Katalyse, attraktiv, sondern auch im Hinblick auf durchstimmbare Eigenschaften durch elektrochemische Beladung.

Zugrunde liegt hier die Idee, durch Aufbringen hoher Oberflächenladungsdichten an Oberflächen-Elektrolyt Grenzflächen, die makroskopischen Materialeigenschaften, wie das magnetische Moment, in kontrollierter Weise zu verändern. Aufbauend auf unseren kürzlichen Fortschritten bei der Entwicklung einer in-situ Technik zur Messung der Variation von magnetischen Momenten in einem Magnetometer unter vollständiger Kontrolle der dabei ablaufenden elektrochemischen Prozesse, liegt der Fokus dieses Projekts auf der in-situ Magnetometrie von nanoporösen Metallen während dealloying und Beladung. Palladium und Pd-reiche Pd-Co Legierungen dienen als Modellsystem, da aufgrund der elektronischen Eigenschaften von Pd eine hohe Empfindlichkeit des magnetischen Moments bezüglich Beladung zu erwarten ist.

Das Projekt zielt auf die Beantwortung der Frage nach dem primären Mechanismus, der dem ladungs-induzierten Prozess zugrunde liegt. Die herausfordernde Frage soll angegangen werden, ob Magnetismus schaltbar gemacht werden kann, d.h., ob ein ladungsinduzierter Übergang zwischen dem paramagnetischen und ferromagnetischen Zustand durch geeignete Einstellung der chemischen Zusammensetzung von Pd-Co ermöglicht werden kann. Die in-situ Methode soll darüberhinaus eingesetzt werden, um den dealloying-Prozess selbst zu untersuchen, nämlich durch kontinuierliches magnetisches Monitoring des elektrochemischen Herauslösens von Co. Zum Zwecke der Referenz werden vergleichende Untersuchungen auch an wohldefinierten Dünnschicht-Modellsystemen durchgeführt.

Mit dem Projekt wird wissenschaftliches Neuland sowohl hinsichtlich der Materialklasse, der wissenschaftlichen Fragestellung und der angewandten Methodik betreten. Die in-situ Untersuchungen liefern einen wichtigen Beitrag zum besseren Verständnis des Dealloying-Prozesses. Besonders attraktiv sind die Perspektiven bezüglich des schaltbaren Magnetismus.

Ein wichtiger methoden-orientierter Aspekt des Projekts umfasst die weitere Implementierung und Anwendung der magnetischen in-situ Technik sowie deren Erweiterung auf neuartige Problemstellungen, wie das in-situ dealloying. Derartiges magnetisches in-situ Monitoring von elektrochemischen Vorgängen an Oberflächen bietet vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in der Materialforschung, von dünnen Filmen bis hin zu Batteriematerialien.

Beschreibung

Das Projekt befasst sich mit magnetischen Untersuchungen von nanoporösen Metallen und Legierungen, die durch sog. Dealloying hergestellt werden, einer Methode, bei der sich die nanoporöse Struktur aus einer Legierung durch elektrochemisches Herauslösen der weniger edlen Komponente bildet. Aufgrund des hohen Oberflächenanteils ist diese Materialklasse nicht nur für Anwendungen, wie z.B. Sensorik und Katalyse, attraktiv, sondern auch im Hinblick auf durchstimmbare Eigenschaften durch elektrochemische Beladung. Zugrunde liegt hier die Idee, durch Aufbringen hoher Oberflächenladungsdichten an Oberflächen-Elektrolyt Grenzflächen, die makroskopischen Materialeigenschaften, wie das magnetische Moment, in kontrollierter Weise zu verändern.

Aufbauend auf unseren kürzlichen Fortschritten bei der Entwicklung einer in-situ Technik zur Messung der Variation von magnetischen Momenten in einem Magnetometer unter vollständiger Kontrolle der dabei ablaufenden elektrochemischen Prozesse, liegt der Fokus dieses Projekts auf der in-situ Magnetometrie von nanoporösen Metallen während dealloying und Beladung. Palladium und Pd-reiche Pd-Co Legierungen dienen als Modellsystem, da aufgrund der elektronischen Eigenschaften von Pd eine hohe Empfindlichkeit des magnetischen Moments bezüglich Beladung zu erwarten ist.

Das Projekt zielt auf die Beantwortung der Frage nach dem primären Mechanismus, der dem ladungs-induzierten Prozess zugrunde liegt. Die herausfordernde Frage soll angegangen werden, ob Magnetismus schaltbar gemacht werden kann, d.h., ob ein ladungsinduzierter Übergang zwischen dem paramagnetischen und ferromagnetischen Zustand durch geeignete Einstellung der chemischen Zusammensetzung von Pd-Co ermöglicht werden kann.

Die in-situ Methode soll darüberhinaus eingesetzt werden, um den dealloying-Prozess selbst zu untersuchen, nämlich durch kontinuierliches magnetisches Monitoring des elektrochemischen Herauslösens von Co. Zum Zwecke der Referenz werden vergleichende Untersuchungen auch an wohldefinierten Dünnschicht-Modellsystemen durchgeführt.

Mit dem Projekt wird wissenschaftliches Neuland sowohl hinsichtlich der Materialklasse, der wissenschaftlichen Fragestellung und der angewandten Methodik betreten. Die in-situ Untersuchungen liefern einen wichtigen Beitrag zum besseren Verständnis des Dealloying-Prozesses. Besonders attraktiv sind die Perspektiven bezüglich des schaltbaren Magnetismus.

Ein wichtiger methoden-orientierter Aspekt des Projekts umfasst die weitere Implementierung und Anwendung der magnetischen in-situ Technik sowie deren Erweiterung auf neuartige Problemstellungen, wie das in-situ dealloying. Derartiges magnetisches in-situ Monitoring von elektrochemischen Vorgängen an Oberflächen bietet vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in der Materialforschung, von dünnen Filmen bis hin zu Batteriematerialien.
StatusLaufend
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende17/07/1716/10/21