Bei der Herstellung von Materialbibliotheken sogenannter Hochentropielegierungen setzen die Bochumer Forschenden auf ein Sputterverfahren. Dabei werden alle Ausgangstoffe zeitgleich aus verschiedenen Richtungen auf einen Träger aufgebracht. Auf jeder Stelle des Trägers schlagen sich die Ausgangsstoffe in verschiedenen Mischungsverhältnissen nieder.
„Dieses Verfahren haben wir in der aktuellen Arbeit durch den Einsatz von Lochblenden so verfeinert, dass jede Materialmischung nur noch in einem winzigen Punkt von etwa 100 Mikrometer Durchmesser auf dem Träger entsteht“, beschreibt Alfred Ludwig. Dies entspricht ungefähr dem Durchmesser eines menschlichen Haars. „Durch die Miniaturisierung der Materialbibliotheken sind wir jetzt in der Lage, ein komplettes Fünf-Komponentensystem auf einem einzigen Träger unterzubringen – ein enormer Fortschritt“, ergänzt Dr. Lars Banko vom Lehrstuhl MDI, der seit kurzem das Exist-geförderte Startup Projekt xemX leitet.
Untersuchung mit hängenden Tropfen
Für die Untersuchung der so entstandenen Materialien nutzen die Forschenden die sogenannte Scanning Electrochemical Cell Microscopy, kurz SECCM. Dabei werden über einen hängenden Nanotropfen eines Elektrolyts mit einem Tausendstel des Durchmessers eines Haares die elektrochemischen Eigenschaften des Materials in einem bestimmten Punkt gemessen. „Das erlaubt es uns, im Hochdurchsatz die Kandidaten mit der höchsten katalytischen Aktivität ausfindig zu machen, bei denen eine genauere Untersuchung lohnenswert erscheint“, sagt Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann, Leiter des Lehrstuhls für Analytische Chemie an der Ruhr-Universität.
Mittels dieser Methoden wollen die Forschenden die Überfülle möglicher Materialien für neue Katalysatoren effizient durchsuchen, um katalytisch besonders aktive Kandidaten ausfindig zu machen. Katalysatoren werden zum Beispiel für Energiewandlungsprozesse benötigt, die es unter anderem ermöglichen könnten, Grünen Wasserstoff im großen Maßstab als umweltfreundlichen Energieträger zu nutzen.
