Den Untersuchungsgegenstand der materialwissenschaftlichen Forschungsgruppe bilden polare oxidische Mischkristalle aus Lithiumniobat und Lithiumtantalat. Aufgrund deren Mischbarkeit im gesamten Kompositionsbereich sowie der einstellbaren Größe ferroelektrischer Domänen stellen sie ein äußerst variables Modellsystem zur Aufdeckung und Anwendung neuer grundlegender materialwissenschaftlich-physikalischer Phänomene dar. Der Einfluss von Punktdefekten und Domänenwänden auf die makroskopischen Materialeigenschaften, deren Zusammenspiel sowie die hohe thermische Stabilität bieten neue weitreichende Anwendungsperspektiven in der Sensorik, aber auch in der integrierten Akustik und Photonik. Beispiele bilden piezoelektrische Sensoren und Aktuatoren für den Hochtemperaturbereich, die zur Effizienzverbesserung von Energiewandlungsprozessen beitragen, oder Komponenten für die Domänenwand- und Optoelektronik.
„Es freut uns sehr, dass eine weitere DFG-Forschungsgruppe mit einem Wissenschaftler der TU Clausthal als Sprecher eingerichtet worden ist“, so Universitätspräsident Professor Joachim Schachtner: „Inhaltlich hat die neue Forschungsgruppe sowohl einen Bezug zu Material- als auch zu Energiethemen. Damit passt sie hervorragend zur Ausrichtung der Universität und knüpft gleich an zwei Clausthaler Forschungsfelder an: neuartige Materialien und Prozesse für wettbewerbsfähige Produkte sowie nachhaltige Energiesysteme.“
Bundesweit sind im September sieben neue Forschungsgruppen eingerichtet worden, so dass die Förderung der unter TU-Federführung arbeitenden dezentralen Forschungsgruppe als großer Erfolg zu sehen ist. In der ersten vierjährigen Förderperiode erhält die Forschungsgruppe rund vier Millionen Euro. Dabei entfällt fast die Hälfte der Mittel auf die TU Clausthal, an der drei Teilprojekte angesiedelt sind. Neben dem Sprecher sind Professor Harald Schmidt und der Nachwuchswissenschaftler Dr. Yuriy Suhak Projektleiter. Zudem unterstützt Professor Günter Borchardt den Verbund aktiv. Seitens der TU Clausthal werden insbesondere Kompetenzen im Bereich atomarer Transportvorgänge und piezoelektrischer Hochtemperaturmaterialien eingebracht.
Weiterhin ist das Leibniz-Institut für Kristallzüchtung Berlin beteiligt, das die Züchtung von Monodomänen- und periodisch gepolten Kristallen übernimmt. Bereits im Rahmen der Vorarbeiten konnten Mischkristalle gezüchtet werden, deren Qualität, Größe und Homogenität international führend sind. An der Universität Osnabrück werden stark gekoppelte Ladungsträger mittels zeitaufgelöster Spektroskopie auf Zeitskalen bis zu Sub-Pikosekunden untersucht, so dass fundamentale Erkenntnisse zur Korrelation von Defektstruktur sowie Elektronen- und Ionentransport geliefert werden. Die beteiligten Arbeitsgruppen der Technischen Universität Dresden bringen Kompetenzen bei der Polung von Monodomänenkristallen und der optischen Charakterisierung der Domänenwände ein. Ergänzt werden die experimentellen Arbeiten mit der computergestützten Modellierung der Mischkristalle an der Universität Gießen.
Die Forschungsgruppe bündelt und erweitert zahlreiche nationale und internationale Kooperationen der Teilprojektleiter. Besonders hervorzuheben ist die Zusammenarbeit mit der Nationalen Polytechnischen Universität Lviv, Ukraine, im Bereich der optischen Spektroskopie. Eine Mitarbeiterin der dortigen Arbeitsgruppe wird im Mercator-Modul tätig, das zusätzlich von Professor Klaus-Dieter Becker, TU Braunschweig, unterstützt wird.
Studierenden kommt die neue Forschungsgruppe ebenfalls zugute. Sie bietet ihnen aktuelle materialwissenschaftliche Themen sowie Kooperationen und erhöht damit auch für Studienanfängerinnen und -anfänger die Attraktivität der TU Clausthal.
Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Professor Holger Fritze
Institut für Energieforschung und Physikalische Technologien
Technische Universität Clausthal
E-Mail: holger.fritze@tu-clausthal.de
Erschienen: idw - Informationsdienst Wissenschaft - Technische Universität Clausthal
von Christian Ernst
