Postdoctoral Researcher
Research Area A
Institute of Physical Chemistry, University of Freiburg
Cluster of Excellence livMatS @ FIT – Freiburg Center for Interactive Materials and Bioinspired Technologies
Chemie triboelektrischer Materialien - Verständnis der grundlegenden Ladungstrennungsprozesse Der triboelektrische Effekt beschreibt die Elektrifizierung zweier ähnlicher oder ungleicher Materialien durch Reibung oder Kontakt. Der Ladungsaufbau durch Kontaktierung hat jedoch aufgrund seiner negativen Auswirkungen wie Stromschläge, Kurzschlüsse und Maschinenausfälle nicht viel Aufmerksamkeit erregt. In diesem Projekt befasse ich mich mit der anderen Seite der Medaille, nämlich mit der Nutzung eines solchen Phänomens zur Energiegewinnung. Ziel meines Projekts ist es daher, den triboelektrischen Effekt zu verstehen und die Effizienz triboelektrischer Nanogeneratoren (TENGs) mit funktionellen Materialien zu maximieren. In meiner Arbeit verwende ich experimentelle Techniken wie Rasterkraftmikroskopie, Kelvinsonden-Kraftmikroskopie, Röntgenphotoelektronenspektroskopie und Infrarotspektroskopie, um die Mechanismen der Ladungserzeugung und -trennung an Grenzflächen zu verstehen. Dies wird tiefe Einblicke in den physikalischen Ursprung dieser Ladungen und ihre Manifestation an den Grenzflächen ermöglichen, die dann zur Energiegewinnung für das adaptive Materialsystem genutzt werden können.
Dr. Bizan N. Balzer
Im Projekt „Verstehen des grundlegenden Kontakttrennungsprozesses“ haben wir erfolgreich AFM-basierte Techniken eingesetzt: Kraftspektroskopie (FS) und Kelvinsonden-Kraftmikroskopie (KPFM) zur Durchführung und Quantifizierung der triboelektrischen Experimente zur Kontakttrennung. Zunächst haben wir in Zusammenarbeit mit Prof. Birgit Esser und Dr. Michael Walter eine Kontakt-Trennungs-Grenzfläche mit selbstorganisierten Monoschichten aus organischen Donor-Akzeptor-Molekülpaaren entwickelt. Zur Synthese und Charakterisierung der Grenzfläche verwendeten wir Techniken wie XRD, AFM, FTIR, XPS und DFT-Berechnung (in Zusammenarbeit mit Prof. Anna Fischer, Dr. Michael Walter und Prof. Birgit Esser). Schließlich untersuchten wir den triboelektrischen Effekt der Kontakttrennung mit unserem mikroskaligen Triboelektrifizierungstest unter Verwendung von FS und KPFM. Mit FS konnten wir die Parameter der Kontakttrennung (Last, Geschwindigkeit und Verweilzeit) präzise steuern. Darüber hinaus konnten wir mit unserem einzigartigen Substratdesign die Effektivität des Ladungstransfers durch den Kontakttrennungsprozess quantifizieren.
Nächster Schritt Neue Stelle als Elisabeth Bauser Postdoctoral Fellow am Max-Planck-Institut für Festkörperforschung im Jahr 2025 angetreten.
Publikationen mit livMatS