Die noch schnellere Dynamik des Elektronensystems wird mittels Photoelektronenemissionsspektroskopie bzw. -mikroskopie mit einer Zeitauflösung von nur noch 10-20 Femtosekunden untersucht. Mit Hilfe dieser Methoden werden zahlreiche neue Erkenntnisse über Mechanismen auf der Nanoskala gewonnen.

• Prof. Dr. Uwe Bovensiepen
• Dr. Andrea Eschenlohr
• PD Dr. Martin Paul Geller
• Prof. Dr. rer. nat. Eckart Hasselbrink
• Prof. Dr. rer. nat. Michael Horn-von Hoegen
• Prof. Dr. rer. nat. Jürgen König
• Prof. Dr. rer. nat. Peter Kratzer
• Prof. Dr. rer. nat. Axel Lorke
• Prof. Dr. Samir Lounis
• Dr. Frank Marlow
• Prof. Dr. rer. nat. Rolf Möller
• Akad. Dir. apl. Prof. Dr. rer. nat. Hermann Nienhaus
• Dr. Katharina Ollefs
• Prof. Dr. rer. nat. Rossitza Pentcheva
• Prof. Dr. rer. nat. Marika Schleberger
• Prof. Dr. rer. nat. Sebastian Schlücker
• Prof. Dr. rer. nat. Martina Schmid
• Prof. Dr. rer. nat. Claus M. Schneider
• Prof. Dr. Björn Sothmann
• Prof. Dr. rer. nat. Klaus Sokolowski-Tinten
• Prof. Dr. rer. nat. Heiko Wende
• Prof. Dr. rer. nat. Dietrich Wolf
• Prof. Dr. rer. nat. Frank-J. Meyer zu Heringdorf
• Dr. Lars Breuer

• SFB 1242: Nichtgleichgewichtsdynamik kondensierter Materie in der Zeitdomäne
• GRK 2803: Scalable 2D-Materials Architectures (2D-MATURE): Synthesis and Processing, Characterization and Functionality, Implementation and Demonstration
• ErUM – Erforschung von Universum und Materie / Projekt IIM@FAIR

Die Grundlage hierzu bilden Experimente in aufwändig instrumentierten Stoßwellen- und Strömungsreaktoren. Detaillierte Mechanismen werden erstellt, reduziert und mit numerischen Strömungssimulationen gekoppelt, um den Erkenntnisgewinn der Experimente zu erhöhen, Prozesse zu optimieren und Anlagen zu skalieren. Flammen-, Plasma- und Rohrreaktoren vom Labor- bis zum Pilotmaßstab werden eingesetzt, um metallische, halbmetallische und oxidische Materialen in einem großen Eigenschaftsspektrum herzustellen. Umfangreiche Messungen in den Systemen dienen zur Weiterentwicklung und Validierung der Simulationskonzepte.

• Prof. Dr. Christof Schulz
• Prof. Dr. rer. nat. Burak Atakan
• Prof. Dr.-Ing. Dieter Bathen
• Prof. Dr. rer. nat. Volker Buck
• Apl. Prof. Dr. rer. nat. habil. Thomas Dreier
• Prof. Dr.-Ing. Heinz Fissan
• Dr. rer. nat. Mustapha Fikri
• Prof. Dr. Tina Kasper
• Prof. Dr.-Ing. Andreas Kempf
• Prof. Dr.-Ing. Einar Kruis
• Jun.-Prof. Dr. Khadijeh Mohri
• Prof. Dr.-Ing. habil. Frank Schmidt
• Prof. Dr. rer. nat. Stephan Schulz
• Prof. Dr.-Ing. habil. Doris Segets
• Prof. Dr. rer. nat. Hartmut Wiggers
• Prof. Dr. Markus Winterer
• Dr.-Ing. Irenäus Wlokas

• GRK 2803: Scalable 2D-Materials Architectures (2D-MATURE): Synthesis and Processing, Characterization and Functionality, Implementation and Demonstration
• SPP 1980: Nanopartikelsynthese in Sprayflammen SpraySyn: Messung, Simulation, Prozesse
• FOR 2284: Modellbasierte skalierbare Gasphasensynthese komplexer Nanopartikel

Ziel ist die Aufklärung der Mechanismen von Festkörper- und Grenzflächenreaktionen anhand von Beispielen aus der Nanokatalyse. Durch die Entwicklung von Struktur-Wirkungs-Beziehungen sollen die für Hochleistungskatalysatoren wesentlichen Strukturmerkmale identifiziert und ihre gezielte Synthese ermöglicht werden. Im Zusammenspiel von Chemie, Materialwissenschaften, Oberflächenwissenschaften, Reaktionstechnik und Theorie werden diese Informationen genutzt, um ein molekulares Verständnis der relevanten Grenzflächenreaktionen zu erarbeiten und zu validieren.

• Prof. Dr. rer. nat. Stephan Schulz
• Prof. Dr. Corina Andronescu
• Prof. Dr. rer. nat. Gerd Bacher
• Prof. Dr.-Ing. Stephan Barcikowski
• Dr. Viktor ÄŒolić
• Prof. Dr. Kai Exner
• Prof. Dr. rer. nat. Nils Hartmann
• Prof. Dr. rer. nat. Eckart Hasselbrink
• Prof. Dr.-Ing. habil. Harry Hoster
• Prof. Dr. rer. nat. Doru C. Lupascu
• Prof. Dr. rer. nat. Jochen Niemeyer
• Prof. Dr. rer. nat. Rossitza Pentcheva
• Dr. Sven Reichenberger
• Prof. Dr. rer. nat. Sebastian Schlücker
• Prof. Dr. Christof Schulz
• Prof. Dr. rer. nat. Ferdi Schüth
• Prof. Dr. rer. nat. Heiko Wende
• Prof. Dr. rer. nat. Hartmut Wiggers
• Prof. Dr. Markus Winterer

• SFB/TRR 247: Heterogene Oxidationskatalyse in der Flüssigphase – Materialien und Mechanismen in der thermischen, Elektro- und Photokatalyse
• FOR 2982: UNODE - Unusual Anode Reactions
• Leitprojekt H2Giga
• NanoMatFutur: MatGasDif – NanoMATerialen als Basis für GASDIFfusionselektroden für die hochselektive CO2 Reduktion

Sowohl ultradünne metallische und oxidische Filme, Nanopartikel als auch molekulare Nanomagnete spielen als Bausteine für moderne Hybridsysteme eine wichtige Rolle. Bei der Charakterisierung ist die Analyse der hochaufgelösten spinpolarisierten elektronischen Struktur, der Spinstruktur und Spintextur, des spinabhängigen Transports und der Spindynamik bis hin zu Ultrakurzzeitphänomenen entscheidend. Die Verzahnung von Grundlagenforschung und Materialforschung mit hohem Anwendungspotential (Hartmagnete, Magnetosensorik, Magnetokalorik, innovative Spin-Elektronik, -Kaloritronik und -Logik) liefert die Basis für die enge Zusammenarbeit der universitären Gruppen mit der Industrie beispielsweise im Rahmen von EU-geförderten Projekten.

• Prof. Dr.-Ing. Stephan Barcikowski
• Prof. Dr. Uwe Bovensiepen
• Prof. Dr. Sabrina Disch
• Prof. Dr. Karin Everschor-Sitte
• Prof. Dr. rer. nat. Michael Farle
• PD Dr. rer. nat. Markus Ernst Gruner
• Priv.-Doz. Dr. rer. nat. Fred Hucht
• Prof. Dr. rer. nat. Jürgen König
• Prof. Dr. rer. nat. Peter Kratzer
• Prof. Dr. Samir Lounis
• Prof. Dr. rer. nat. Doru C. Lupascu
• Dr. Katharina Ollefs
• Prof. Dr. rer. nat. Rossitza Pentcheva
• Prof. Dr. rer. nat. Claus M. Schneider
• Prof. Dr. Björn Sothmann
• Prof. Dr. rer. nat. Heiko Wende

• SFB/TRR 270: HoMMage – Hysterese-Design magnetischer Materialien für effiziente Energieumwandlung
• SFB/TRR 173: Spin+X: Der Spin in seiner kollektiven Umgebung
• MaNaCa
• ULMAG – ULtimate MAGnetic Characterization
• PUMA

Der Forschungsschwerpunkt profitiert von den Expertisen in den Material- und Biowissenschaften (Kolloide, Makromoleküle, Proteine, Imaging) und den chemisch bzw. physikalisch ausgerichteten Wissenschaften (Synthese, Magnetismus, Photonik), beispielsweise im spannenden Gebiet der NanoBioPhotonik. Besondere Expertise besteht im Bereich der skalierbaren Synthese anorganischer, biofunktionalisierter, kolloidaler Nanopartikel, sowie deren Stabilisierung zum Einsatz in biologischer Umgebung. Auch die Kombination von Akteuren aus zahlreichen sowohl grundlagenorientierten als auch industriebegleiteten Verbundprojekten im Bereich der Risikoforschung (Nanosafety, Nano-Bio-Response) ist einzigartig. Proteininteraktionen werden interdisziplinär und kohärent mittels supramolekularer Werkzeuge, als auch mit Nanopartikeln untersucht. Nutzbringend ist die Verfügbarkeit einer umfangreichen Palette an Charakterisierungsmethoden, einerseits das volle Spektrum der modernen instrumentellen Nanopartikel-Kolloidanalytik (AUZ, DLS, NTA, ADC, AFFF), kombiniert mit dem Festkörper-Nanoanalytikzentrum ICAN.

• Prof. Dr.-Ing. Stephan Barcikowski
• Prof. Dr. Sven Brandau
• Dr. Namhyun Choi
• Prof. Dr. agr. habil. Elke Dopp
• Prof. Dr. rer. nat. Matthias Epple
• Prof. Dr. sc. techn. Daniel Erni
• Prof. Dr. rer. nat. Michael Farle
• Jun.-Prof. Dr. Katja Ferenz
• Jun.-Prof. Dr. Anzhela Galstyan
• Prof. Dr. rer. nat. Jochen Stefan Gutmann
• Prof. Dr. rer. nat. Nils Hartmann
• Prof. Dr. Shirley Knauer
• Prof. Dr. Sebastian Kruss
• Prof. Dr. Thomas Kuhlbusch
• Prof. Dr. rer. nat. Christian Mayer
• Prof. Dr. rer. nat. Jochen Niemeyer
• Prof. Dr. Barbara Saccà
• Prof. Dr. rer. nat. Sebastian Schlücker
• Dr. Martin Schroer
• Prof. Dr.-Ing. Karsten Seidl
• Prof. Dr. Mathias Ulbricht
• Jun.-Prof. Dr. Jens Voskuhl

• SFB 1093: Supramolekulare Chemie an Proteinen
• Deutsche Krebshilfe: Immuntherapie durch Nanowerkzeuge
• GRK 3043: AMTEC-PRO – Advanced Methods and Technologies for Proton Therapy

Basis hierfür ist eine Anlage zur Gasphasensynthese von Nanomaterialien im anwendungsrelevanten Maßstab. Spezielle räumliche Strukturen wie „Linked Facilities“ und ein hervorragend ausgestattetes Mikroskopiezentrum erlauben es, intelligente Synthese­ und Verarbeitungswege für verschiedene funktionelle Nanostrukturen zu entwickeln. Dafür wird die gesamte Prozesskette von der Synthese der Nanomaterialien über deren Anbindung an makroskopische Strukturen bis hin zu Demonstratoren und Bauteilen abgedeckt. Von der mechanistischen Seite werden vor allem elektronischer, ionischer und Wärmetransport sowie Prinzipien der Ladungstrennung und des Ladungstransfers untersucht. Dabei werden sowohl experimentelle Methoden als auch theoretische Simulationen angewendet. Wesentliche Anwendungsgebiete sind Thermoelektrik, Katalyse, Photovoltaik, Lithium-Ionen-Batterien und Lichtemitter (LEDs).

• Prof. Dr. rer. nat. Gerd Bacher
• Prof. Dr. rer. nat. Volker Buck
• Dr. Viktor ÄŒolić
• Prof. Dr. Johannes de Boor
• Prof. Dr. sc. techn. Daniel Erni
• Prof. Dr. rer. nat. Michael Farle
• Prof. Dr. Michael Giese
• Prof. Dr. rer. nat. Jochen Stefan Gutmann
• Prof. Dr. rer. nat. Nils Hartmann
• Prof. Dr. rer. nat. Eckart Hasselbrink
• Prof. Dr.-Ing. habil. Harry Hoster
• Prof. Dr.-Ing. Thomas Kirchartz
• Dr.-Ing. Stefan Kleszczynski
• Prof. Dr. rer. nat. Peter Kratzer
• Dr. Tilmar Kümmell
• Prof. Dr. rer. nat. Axel Lorke
• Prof. Dr. rer. nat. Doru C. Lupascu
• Dr. Frank Marlow
• Dr. rer. nat. Thomas Mayer-Gall
• Dr.-Ing Wolfgang Mertin
• Jun.-Prof. Dr. rer. nat. Franziska Muckel
• Prof. Dr. rer. nat. Jochen Niemeyer
• Akad. Dir. apl. Prof. Dr. rer. nat. Hermann Nienhaus
• Prof. Dr. rer. nat. Rossitza Pentcheva
• Dr. Ing. Werner Prost
• Prof. Dr. rer. nat. Roland Schmechel
• Prof. Dr. rer. nat. Martina Schmid
• Prof. Dr. Christof Schulz
• Prof. Dr. rer. nat. Stephan Schulz
• Prof. Dr.-Ing. habil. Doris Segets
• Prof. Dr. Björn Sothmann
• Dr. Christopher Stein
• Prof. Dr. Franz-Josef Tegude
• Prof. Dr. Mathias Ulbricht
• Dr. rer. nat. Miriana Vadalà
• Prof. Dr. Nils Weimann
• Prof. Dr. rer. nat. Hartmut Wiggers
• Dr. rer. nat. Nicolas Wöhrl
• Prof. Dr. rer. nat. Dietrich Wolf

• GRK 2803: Scalable 2D-Materials Architectures (2D-MATURE): Synthesis and Processing, Characterization and Functionality, Implementation and Demonstration
• SPP 2403: Carnot-Batterien: Inverser Entwurf vom Markt bis zum Molekül
• BatWoMan
• EIT Raw Materials Innovation Project
• Leitprojekt H2Giga
• HOSALIB – Hochleistungs-Silizium-Kohlenstoff-Komposit als Anodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien (HOSALIB)
• IMPRS for Interface Controlled Materials for Energy Conversion (SURMAT)
• IMPRS on Reactive Structure Analysis for Chemical Reactions (RECHARGE)
• DIMENSION
• MAT4HY.NRW
• Natural Water to Hydrogen