Ein kurzer Überblick...

Kontrolle von Energiewandlung auf atomaren Skalen

Fortschritte im fundamentalen Verständnis der Energiewandlung in komplexen Materialen sind dringend notwendig, um die Grundlagen für eine nachhaltige Energiezukunft zu schaffen. Das Ziel des SFBs ist ein verbessertes mikroskopisches Verständnis der elementaren Schritte der Energiewandlung in Materialien mit einstellbaren Anregungen und Wechselwirkungen. Basierend auf der Anwendung physikalischer, chemischer und materialwissenschaftlicher Ansätze möchten wir den untrennbar miteinander verbundenen Zusammenhang von elementaren Energiewandlungsschritten, der Art des Anregungsspektrum und der Stärke der Wechselwirkung der Anregungen erforschen. Wir möchten dieses Verständnis dazu nutzen, Energiewandlungsschritte auf atomaren Längenskalen zu kontrollieren.

Um eine Kontrolle über die elementaren Energiewandlungsschritte zu erreichen, haben wir Materialsysteme ausgewählt, in denen das Anregungsspektrum und die Wechselwirkungen zwischen den Anregungen mittels Materialdesign oder mittels aktiver, externer Kontrolle eingestellt werden können. Unser Fokus liegt auf drei Materialklassen, die ein vielversprechendes Potential für eine solche "Einstellbarkeit" zeigen: Komplexe Oxide, Nanokomposite und molekulare Metallkomplexe. Drei Projektgruppen bilden die Forschungslandschaft und definieren die Arbeitsteilung in diesem SFB: "Pfad zum Gleichgewicht" (Projektgruppe A), "Konversion von optischen Anregungen" (Projektgruppe B) und "Photo- und elektro-chemische Reaktionen an Grenzflächen".

Die Untersuchungen im SFB umfassen einige der fortgeschrittensten, derzeit verfügbaren experimentellen Methoden der in situ atomar aufgelöster Mikroskopie, der Molekularstrahltechniken, der ultraschnellen Mikroskopie und der Beugung und Spektroskopie. Die experimentellen Projekte werden durch die Entwicklung von theoretischen Ansätzen zur Beschreibung fundamentaler Anregungs- und Relaxationsprozesse vervollständigt. Das langfristige Ziel dieses SFB ist es, erfolgreiche Strategien der strukturellen und aktiven Kontrolle von Energiewandlung mittels einstellbarer Anregungen und Wechselwirkungen zu demonstrieren, um damit letztendlich wissenschaftliche Leitfäden für die Entwicklung neuartiger technologischer Lösungen aufzustellen.


Atomic Scale-Control of Energy Conversion

The goal of the CRC 1073 is an improved atomic-scale understanding of the elementary steps of energy conversion in materials with "tunable excitations and interactions". In order to gain control of the elementary energy conversion steps, we have chosen to work with materials' systems where excitation spectra and excitation interactions can be tuned by materials' design or by active control. We focus on three materials' classes which have demonstrated promising potential for tunability: complex oxides, nanocomposites, and molecular metal complexes.
Three focus groups constitute the intellectual landscape and working organization of the CRC: "Path to equilibrium" (Projects A), "Conversion of optical excitations" (Projects B) and "Photon- and electron-driven chemistry at interfaces" (Projects C).
Studies within the CRC exploit some of the most advanced experimental methods currently available including in-situ atomic resolution microscopy, molecular beam techniques, and ultrafast microscopy, diffraction, and spectroscopy. The experimental projects are complemented by the development of theoretical approaches to describe fundamental excitation and relaxation processes. The long term goal of the proposed CRC is to develop control tactics to steer energy conversion via tunable excitations and interactions and finally to use our understanding of successful control tactics to offer scientific guidelines for the engineering of new energy conversion solutions.