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2D-Designerwerkstoffe für superleichte Fahrräder

Prof. Xinliang Feng. Foto: Heiko Weckbrodt

Prof. Xinliang Feng. Foto: Heiko Weckbrodt

DFG gibt 7,7 Millionen Euro für Sonderforschung der TU Dresden

Dresden, 31. Mai 2020. Auf durchsichtige Smartphones, Superakkus für reichweiten-starke Elektroautos und besonders leichte Fahrräder, deren Rahmen nur noch ein Kilo wiegt, zielt ein neuer Sonderforschungsbereich (SFB) in Dresden: Im Verbund „Chemie der synthetischen zweidimensionalen Materialien“ wollen die Wissenschaftler um die TU-Professoren Xinliang Feng und Prof. Thomas Heine neue Werkstoffe entwickeln, die aus jeweils nur einer oder höchstens zehn Lagen von zweidimensional vernetzten Atomen bestehen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat für diesen SFB 1415 in Dresden nun 7,7 Millionen Euro bewilligt. Das haben die TU Dresden und das sächsische Wissenschaftsministerium mitgeteilt.

Neue Materialien sollen schnelle Elektronik, bessere Batterien und durchsichtige Smartphones ermöglichen

Der wohl bekannteste zweidimensionale Werkstoff ist Graphen. Dabei handelt es sich um 2D-Kohlenstoff-Atomnetze, die in der Praxis zum Beispiel schon für besonders robuste Tennisschläger verwendet werden. Xinliang Feng arbeitet aber am Dresdner Zentrum für fortgeschrittene Elektronik (Cfaed) bereits seit geraumer Zeit auch an 2D-Netzen aus anderen Elementen, die er teils mit Fremdatomen spickt, um ihnen neue Fähigkeiten zu verleihen. Solche 2D-Materialien haben sehr interessante elektronische, mechanische und Speicher-Eigenschaften, die allerdings noch nicht voll ausgelotet sind. Recht nahe an der Praxis ist beispielsweise die Idee, mit solchen Werkstoffen Akkumulatoren zu bauen, die viel mehr elektrische Energie speichern können als klassische Lithium-Ionen-Akkus.

Computersimulation: Aus dem wirren Kohlenstoff-Atomlager wächst Graphen. Abb.: TUD/Scientific Reports

Computersimulation: Aus dem wirren Kohlenstoff-Atomlager wächst Graphen. Abb.: TUD/Scientific Reports

Atomnetze auch jenseits von Graphen

Im SFB 1415 möchten die TU-Forscher jenseits von Graphen neue 2D-Werkstoffe designen, die hochpräzise Atom für Atom entstehen. Außerdem wollen sie bessere Analyse-Methoden für ihre Designermateralien entwickeln. Beteiligt sind neben der federführenden TU Dresden außerdem das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, das Leibnitz-Institut für Polymerforschung Dresden, das Leibnitz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden und die Universität Ulm.

Autor: Oiger

Quellen: TUD, SMWK