Mobile Li-Ionen in Festkörpern
DFG-Forschergruppe 1277

Grundlagenforschung an Lithium-Ionenleitern 

Die präzise Untersuchung der elementaren Diffusionsprozesse von Ionen in Festkörpern ist im Falle von Lithium-Ionenleitern sowohl für die physikalisch-chemische Grundlagenforschung als auch für die anwendungsorientierte Materialforschung aktuell von weltweit enormer Bedeutung.

Die FOR 1277 molife "Mobilität von Li-Ionen in Festkörpern", die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit insgesamt 3,6 Mio. EUR gefördert wird, widmet sich dem reinen Grundlagenstudium atomarer dynamischer und kinetischer Prozesse in Li-haltigen Festkörpern, d.h. Modellsubstanzen mit z. T. anwendungsorientiertem Charakter. Molife umfasst insgesamt sieben Projekte mit unterschiedlichen, aber komplementären Schwerpunkten, die u.a. von Dimensionalitäts- und Isotopeneffekten bei der Li-Diffusion über strukturell ungeordnete oder nanostrukturierte Festkörper (Nanoröhren) bis hin zur Untersuchung von extrem langsamen Ionenbewegungen reichen.

Dazu wird ein in dieser Kombination einzigartiges und besonders umfangreiches Methodenspektrum eingesetzt, welches z. B. Massentracerverfahren, die Impedanz- und Leitfähigkeitsspektroskopie, zahlreiche Kernresonanzmethoden (NMR-Verfahren) sowie die Neutronenreflektrometrie umfasst. Im Rahmen der FOR 1277 finanziert die DFG u.a. zwei neue Großgeräte: ein Festkörper-NMR-Spektrometer und ein Impedanzspektrometer.

Durch den Einsatz der zueinander komplementären mikro- und makroskopischen Messtechniken werden atomare Bewegungsprozesse auf einer enorm großen Zeit- und Längenskala untersucht, so dass z. B. Li-Sprungraten mit Werten vom sub-Hz bis in den GHz-Bereich erfasst werden können. Theoretische Studien, die insbesondere Monte-Carlo-Simulationen beinhalten, begleiten die experimentell ausgerichteten Projekte.

Modellsubstanzen und Materialien umfassen u.a. 1D- und 2D- Ionenleiter, nanostrukturierte Materialien (Nanoröhren und -drähte), Gläser, stark fehlgeordnete Oxide, etc.

Leitmotive der FOR 1277

 Welchen Diffusionspfaden folgen die elementaren Li+-Sprünge in Festkörpern?

Wie werden die Diffusionsparameter beeinflusst, wenn die Dimensionalität der Wirtsmatrix geändert wird?

Welchen Einfluss hat strukturelle Unordnung eines Festkörpers auf den Li⁺-Transportprozess?

Lassen sich nicht-klassische Isotopeneffekte, wie im Falle von H⁺, (präzise) nachweisen?

 Wie lässt sich die Kinetik der Insertion von Li in das Wirtsmaterial quantitativ erfassen?

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Sprecher der FOR 1277:

Prof. Dr. Paul Heitjans

Leibniz Universität Hannover (Sprecheruniversität)

Institut für Physikalische Chemie
und Elektrochemie

Callinstr. 3a, 30167 Hannover

Tel.: 0511-762-3187; Fax: 0511-762-19121

E-Mail: heitjans@pci.uni-hannover.de

stellvertretender Sprecher:

Prof. Dr. Thomas Bredow

Universität Bonn

Institut für Physikalische Chemie
und Theoretische Chemie

Wegelerstraße 12, 53115 Bonn

Tel.: 0228-733839; Fax: 0228-739064
E-Mail: bredow@thch.uni-bonn.de

 

 

 

Betreuung bei der DFG:

 

Dr. Markus Behnke 
Kennedyallee 40, 53175 Bonn
Tel.: 0228 885-2181
E-Mail: Markus.Behnke@dfg.de

 

 

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