Die Arbeiten unserer Arbeitsgruppe werden durch die beiden Säulen anorganische Materialforschung und Festkörper- NMR-Methodenentwicklung getragen. Dabei konzentrieren wir uns momentan auf zwei Klassen an Materialien, amorphe Festkörper wie Gläser und Keramiken und Batteriematerialien.

Keramiken und Gläser finden ihren Einsatz in den verschiedensten Bereichen der industriellen Anwendung (z.B. nitridische und oxidische Gläser für Hochtemperaturanwendungen, biokompatible Materialien oder Spezialgläser für optische Anwendungen). Die im Vergleich zu kristallinen Systemen enorm große Zusammensetzungsbreite dieser Systeme ermöglicht eine detaillierte Optimierung bestimmter Schlüsseleigenschaften. Aktuelle Projekte unserer Arbeitsgruppe befassen sich mit der Synthese und Charakterisierung von aus der Schmelze und nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellten Borosilicat- und Aluminophosphatgläsern, die als Antioxidationsschicht oder Einschlussmatrix für radioaktive Abfälle Verwendung finden.

Die steigende Nachfrage nach Elektrofahrzeugen macht eine Entwicklung neuer Batteriesysteme notwendig; dies zieht eine intensive Suche nach neuen Anoden-, Kathoden- und Elektrolytmaterialien nach sich. Momentan liegt das Hauptaugenmerk unserer Forschungsarbeiten hier auf der Entwicklung neuer Feststoffelektrolytmaterialien mit verbesserten Ionenleitfähigkeiten für den Einsatz in Feststoff-Lithiumbatterien. Aktuelle Projekte befassen sich mit der Synthese und Charakterisierung von Nano-Kompositen (z. B. Polymerelektrolyt/Al2O3), neuartigen salzreichen Polymerelektrolyt-Systemen (z.B. Li-Salz / PAN) und Hybridsystemen (SiO2-Glas / ionische Flüssigkeit -- Li-Salz).

Für eine kontrollierte Optimierung der Schlüsseleigenschaften der Materialien, beispielsweise Hochtemperaturstabilität, Ionenleitfähigkeit oder mechanische Stabilität, bildet eine fundierte Kenntnis der Struktur und der Dynamik der Materialien eine unabdingbare Voraussetzung. Dazu entwickeln und nutzen wir moderne Festkörper-NMR-Verfahren, die uns nicht nur einen Zugang zu den Strukturmotiven auf kurzen und mittleren Längenskalen bieten, sondern darüber hinaus auch Informationen über die mikroskopische Dynamik in den untersuchten Materialien liefern. Im Zusammenspiel mit Informationen aus anderen, komplementären analytischen Techniken (XPS, Raman, EIS, XRD, ...) erhalten wir so detailliertes Bild der Struktur (Netzwerkaufbau, lokale Kationen- und Anionenkoordinationsmotive, Entwicklung der Struktur unter Temperaturbelastung, Wirt-Gast-Wechselwirkungen, ...) und der Dynamik (Migrationspfade, Aktivierungsenergien, ...) der Materialien. Die Kenntnis dieser Details zur Struktur und Dynamik soll dann eingesetzt werden, um Materialien mit verbesserten Schlüsseleigenschaften gezielt synthetisieren zu können.
Beiträge unserer Arbeitsgruppe zum heutigen Inventar an modernen Festkörper-NMR-Methoden sind beispielsweise die Entwicklung neuer dipolarer NMR-Verfahren (constant-time REDOR, dipolare NMR für Kerne mit nahe benachbarten Resonanzfrequenzen) oder das Design eines Laser-beheizten MAS-Probenkopfes für extrem hohe Temperaturen.
Weitere Informationen zu unseren Arbeiten finden Sie auf den folgenden Seiten, auf denen einige aktuelle Projekte näher vorgestellt werden.