LOEWE Jahresbericht 2012 - Hessisches Ministerium für ...

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9 Bewilligte Projekte 5. Förderstaffel (zentrum und Schwerpunkte) atomaren Transport von stofflichen Komponenten und deren räumlicher Umverteilung – oft zusätzlich mit dem Wechsel aus einer Phase („Transportphase“) in eine andere Phase („Speicherphase“) – verbunden. Fast immer spielen innere Grenzflächen eine entscheidende Rolle für die Speicherprozesse. Die besondere und komplexe Rolle der Grenzflächen bildet den Ausgangspunkt für den LOEWE-Schwerpunkt. analoge Grenzflächenphänomene eine wichtige Rolle spielen. Im Zentrum steht weniger eine spezielle Anwendung, sondern die Grenzfläche, ihre Eigenschaften, an ihr ablaufende Prozesse sowie physikalisch-chemische Konzepte möglichst allgemeiner Natur. In den letzten Jahren haben die beteiligten Arbeitsgruppen sehr erfolgreich einen wissenschaftlichen Schwerpunkt im Bereich der Elektrochemie, der elektrochemisch orientierten Materialforschung und der Physik von Mikro- und Nanostrukturen aufgebaut, umfangreiche Drittmittel im Umfeld der Förderung der „Elektromobilität“ eingeworben und intensive Brücken zu zahlreichen externen Partnern aufgebaut. Der LOEWE-Schwerpunkt STORE-E bündelt und fokussiert diese Stärken thematisch und baut damit das Profil im Bereich der „elektrochemischen Materialforschung“ sichtbar aus. Es entsteht ein Schwerpunkt, dessen Orientierung ein Alleinstellungsmerkmal und der Ausgangspunkt für weitere Initiativen ist. Die enge Anbindung der IHK Gießen-Friedberg und regionaler Industrieunternehmen dient dazu, ökonomische Perspektiven frühzeitig auszuloten. Der LOEWE-Schwerpunkt STORE-E verfolgt vor diesem Hintergrund der Leitidee folgende Teilziele in den fünf Projektbereichen: • ein verbessertes Verständnis der Rolle innerer Grenzflächen in metallspeichernden Batterieelektroden und die Identifikation von zukunftsträchtigen Stoffsystemen, • ein tieferes Verständnis des Einflusses der Grenzfläche auf die Speichereffekte in Speicherkatalysatoren und Konzepte für verbesserte Katalysatoren, • die Herstellung von Elektroden für elektrochemische Konden- 156 satoren mit verbesserten Speichereigenschaften (Kapazität und werden. 157 Wissenschaftliche Ziele / Publika tions ziele Das Ziel des LOEWE-Schwerpunkts ist es, die Grundlagen von stofflichen Speichereffekten in ausgewählten, strukturell und chemisch komplexen Systemen, in denen der Einfluss innerer Grenzflächen dominiert, als Funktionsprinzip elektrischer und elektrochemischer Systeme zu untersuchen und zu verstehen. Im Mittelpunkt stehen damit Phänomene und Systeme, die der Energiespeicherung bzw. -effizienz dienen. Naheliegende physikalisch-chemische Phänomene z. B. im Bereich der Elektrochemie werden verfolgt, wenn hier Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme der Wabenstruktur eines mesoporösen Materials, dessen physikalisch-chemische Eigenschaften von Grenzflächen geprägt Kinetik) und das Verständnis der Speichereffekte, • die Präparation und Analyse von Modellsystemen für die drei Speicherphänomene, die aufgrund ihrer einfachen Geometrie, Mikrostruktur und definierten chemischen Zusammensetzung eine weitreichende qualitative und quantitative Modellierung erlauben, • die Beschreibung dieser Modellsysteme mit theoretischen Konzepten. Im Förderzeitraum sind Publikationen in einschlägigen Fachzeitschriften sowie Übersichtsarbeiten zu den Projektarbeiten geplant. Viele der im LOEWE-Schwerpunkt STORE-E betrachteten Materialien sind luftempfindlich und müssen in sogenannten Handschuhboxen unter Schutzatmosphäre untersucht werden. Weitere Ziele Organisatorische Ziele/Kooperationsziele Der Programmrat entscheidet über die wissenschaftliche Ausrichtung des LOEWE-Schwerpunktes und besteht aus dem Koordinator, seinem Vertreter, dem administrativen Koordinator, den Sprechern der Projektbereiche und des Industriebeirates. Der Programmrat trifft sich halbjährlich und Projekttreffen aller beteiligten Wissenschaftler finden quartalsweise statt. Der Kooperationsvertrag zwischen den beteiligten Hochschulen Justus-Liebig-Universität Gießen, Philipps-Universität Marburg und Technische Hochschule Mittelhessen wurde am 1. Oktober 2012 unterzeichnet. Mit dem Ziel der Intensivierung der Zusammenarbeit wird ein Industriebeirat aus Vertretern interessierter Industrieunternehmen (BASF SE, Schunk AG, Heraeus AG, Umicore AG & Co. KG, SCHMID Group) eingerichtet, der das Projektkonsortium berät und anwendungsorientierte Problemstellungen identifiziert. Die Ausrichtung von zwei nationalen/internationalen Workshops zu zentralen Themen des Schwerpunkts: „Electrochemical Thin Film Cells“ und „Electrochemistry meets Physics“ ist geplant. Im Rahmen des LOEWE-Schwerpunkts ist die Anschaffung eines Rechnerclusters sowie eines „Tip enhanced Raman spectrometer“ (TERS) als Großgeräte beantragt. Die methodische Stärke des Konsortiums wird durch die Etablierung der neuen Methodenplattformen „Dünnschichtsynthese“ und „Festkörpertheorie“ innerhalb des Gießener Laboratoriums für Materialforschung (LaMa) weiter ausgebaut. Es wird darüber hinaus angestrebt, das Laboratorium für Materialforschung zu einem universitären Zentrum auszubauen, das eng mit dem wissenschaftlichen Zentrum für Materialforschung an der Universität Marburg (WZMW) kooperiert. Auch der Aufbau einer langfristigen Kooperation mit dem neu entstehenden Fraunhofer-Institut (bzw. Fraunhofer-Projektgruppe) IWKS im Bereich der Substitutionsmaterialien ist geplant. Die internationale Zusammenarbeit soll ebenso verstärkt werden, u. a. durch Kooperationen mit Einrichtungen in Europa und Übersee.
Die geplante Intensivierung der Vernetzung von Chemie und Physik stellt im Rahmen der Weiterentwicklung der mittelhessischen Kompetenz im Bereich Elektrochemie / Materialforschung einen wichtigen Schritt in Richtung auf einen gemeinsamen SFB dar. Die hier angelegten Strukturen sollen u. a. der hierfür notwendigen Schärfung des Profils dienen. Dabei sollen auch weitere Potenziale in der Zusammenarbeit mit den Partnern ausgelotet werden. 10 Abgeschlossene und laufende LOEWE-KMU-Verbundvorhaben 158 Personelle Ziele/Finanzielle Ziele Zur personellen Verstärkung des Themengebietes ist baldmöglichst eine W1-Professur für Theoretische Chemie mit einem Forschungsschwerpunkt im Bereich der LOEWE-Projekte einzurichten. Nach Ablauf der LOEWE-Förderperiode ist die Verstetigung dieser Professur durch die Justus-Liebig-Universität Gießen vorgesehen. Am Stichtag waren die Bewerbungsverfahren für alle Doktoranden- und Postdoktorandenstellen eingeleitet. Es ist vorgesehen, insgesamt mindestens 18 dauerhaft beschäftigte Wissenschaftler an den beteiligten Einrichtungen in das LOEWE-Programm einzubinden. Zusätzlich sollen Nachwuchsgruppen auf dem Forschungsgebiet des LOEWE-Schwerpunkts geschaffen werden. Zur weiteren Professionalisierung der Doktorandenausbildung im Bereich der Materialwissenschaft ist der Aufbau eines Graduiertenprogramms geplant, das mit den vorhandenen Graduiertenschulen vernetzt wird. Schematische Darstellung der Ladungsspeicherung in den Grenzflächen einer Hochvolt-Festkörperdünnschichtbatterie.
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Hessisches Ministerium für Wissens
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Inhalt 4 Vorwort der Hessischen Min
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Vorwort des Vorsitzenden des LOEWE-
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