Nanostrukturierte Materialien für die Energiewirtschaft der Zukunft

Porositäten auf multiplen Längenskalen spielen eine tragende Rolle im neuen SFB.
Bild: UBT

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert einen neuen Sonderforschungsbereich (SFB) 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 11 Millionen Euro.

Wissenschaftsminister Markus Blume betont: „Meilenstein für die Erforschung nachhaltiger Energietechnologien in Bayern: Herzlichen Glückwunsch an die Universität Bayreuth zur Einrichtung des DFG-Sonderforschungsbereichs ‚MultiTrans‘! Das ist ein fulminanter Erfolg der Bayreuther Materialwissenschaften in der Königsklasse der Bund-Länder-Förderung – auch dank unserer Hightech Agenda Bayern: Mit ihr schaffen wir das bestmögliche Umfeld für Spitzenforschung auf internationalem Top-Niveau!“

Prof. Dr. Markus Retsch (li) und Prof. Dr. Jürgen Senker (re.), in der Mitte (gelb): 3D-gedrucktes Modell der Porosität von kovalent-organischen Netzwerken.
Foto: 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“, erklärt Prof. Dr. Jürgen Senker, Sprecher des SFB und Inhaber des Lehrstuhls für Anorganische Chemie III an der Universität Bayreuth.

„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 Prof. Dr. Stefan Leible, Präsident der Universität Bayreuth.

Der SFB „MultiTrans“ 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 Doktorand*innen 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 Prof. Dr. Markus Retsch, stellvertretender Sprecher des SFB und Inhaber des Lehrstuhls Physikalische Chemie I an der Universität Bayreuth.

Masterstudierende vor dem Studienabschluss, Doktorand*innen und Postdoktorand*innen aus dem In- und Ausland haben schon jetzt die Möglichkeit, Informationen zu speziellen Forschungsthemen zu erfragen und ihr Interesse an einer Mitarbeit im SFB „MultiTrans“ zu bekunden. Hierfür hat der SFB die E-Mail-Adresse SFB1585.MultiTrans@uni-bayreuth.de eingerichtet.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Jürgen Senker
Sprecher des SFB „MultiTrans“
Lehrstuhl Anorganische Chemie III
Universität Bayreuth
Telefon: +49 (0)921 / 55-2532
E-Mail: juergen.senker@uni-bayreuth.de

Prof. Dr. Markus Retsch
Stv. Sprecher des SFB „MultiTrans“
Lehrstuhl Physikalische Chemie I
Universität Bayreuth
Telefon: +49 (0)921 / 55-3920
E-Mail: markus.retsch@uni-bayreuth.de

https://www.uni-bayreuth.de/

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