Lead
Wir untersuchen komplexe Ordnungsphänomene und die damit verbundenen Änderungen in den physikalischen und chemischen Eigenschaften in nicht-stöchiometrischen Oxiden. Dabei wird der Sauerstoffgehalt mittels einer elektrochemischen Reaktion bei tiefen Temperaturen gesteuert.

Lay summary

Inhalt und Ziel des Forschungsprojektes

Materialien mit stark korrelierten Elektronen sind von grossem Interesse aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften wie Hochtemperatursupraleitung und Riesenmagnetowiderstand. In den letzten Jahren trat die Rolle von Fehlordnung und lokalen Strukturen, und deren Einfluss auf die elektronischen Eigenschaften, immer mehr ins Zentrum der Forschung. Die Stärke unseres Forschungsvorhabens ist die Kombination von chemischen und festkörper-physikalischen Methoden mit dem Fokus auf topotaktische Oxidierung bei tiefen Temperaturen, sowie der damit verbundenen Möglichkeit zur Synthese von langreichweitig wohlgeordneten und spannungsfreien Einkristallen. Die Ergebnisse aus den geplanten Untersuchungen der elektronischen Eigenschaften werden direkt die Untersuchung des Einflusses von Fehlstellen in dotierten Perowskiten beeinflussen, insbesondere in Hinblick auf den Mechanismus der Hochtemperatur-Supraleitung in Kupraten. Mit topotaktischen Reaktionen bei niedrigen Temperaturen haben wir eine bemerkenswerte Methode, um neue Verbindungen zu synthetisieren. Dies gilt für die Menge des eingelagerten Sauerstoffs, aber auch in Bezug auf spezifische Reaktionsmechanismen, die Freisetzung und Aufnahme von Sauerstoff und somit ungewöhnliche Wertigkeit und neue Koordinationszustände ermöglichen.

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojektes

Topotaktische Reaktionen bei tiefen Temperaturen werden zukünftige Anwendungen in Festoxidbrennstoffzellen (solid oxide fuel cells, SOFC) direkt beeinflussen. Die Niedertemperatur-SOFC können eine Antwort für unsere zukünftigen Mobilitätsbedürfnisse sein. Ebenso besteht im Zusammenhang mit der Energiewende und dem Umstieg von nuklearer und fossiler Energieerzeugung zu erneuerbaren Energieträgern ein ausserordentlicher Bedarf für hocheffiziente, stabile, kostengünstige und in grossem Massstab verfügbare Energiespeichersysteme.