Arbeitsgruppe Prof. Dr. Paul Heitjans

Niedersachsenprofessur

MOBILITÄT VON IONEN IN FESTKÖRPERN

Die Arbeitsgruppe Heitjans widmete sich im Rahmen einer Niedersachsenprofessur, die dem Inhaber nach seiner Pensionierung als Professor für Physikalische Chemie verliehen wurde, den Themen Mobilität, Diffusion, Mikrodynamik und Transport von Ionen in Festkörpern.

FORSCHUNGSPROFIL

Die Forschungsthemen orientieren sich zunächst an den Leitmotiven der DFG-Forschergruppe FOR 1277 Mobilität von Lithiumionen in Festkörpern (molife), die vom Arbeitskreis initiiert wurde. Hier bearbeitete Fragen der Grundlagenforschung, wie der Einfluss struktureller Unordnung und Niederdimensionalität auf die Diffusivität und Ionenleitfähigkeit oder die Ursachen für extrem schnellen bzw. langsamen Transport von Ionen in verschiedenen Festkörpern (kristallin, nanokristallin, glasig, nanoglasig), stellen auch langfristig ein höchst attraktives Gebiet der grundlagenorientierten Festkörperforschung, speziell der Festkörperelektrochemie, dar.

Weitere Themen

Neben Lithium- werden verstärkt z.B. auch Natrium-Kationen oder Fluorid-Anionen hinsichtlich ihrer Dynamik und lokalen Umgebung mit der Festkörper-NMR untersucht. Die Leitfähigkeits-/Impedanzspektroskopie ergänzt mit ihrem Zeitfenster für dynamische Prozesse das Spektrum der verschiedenen NMR-Verfahren.

Schließlich ist die Mechanochemie von Interesse, die sich mit der Aktivierung und Synthese von i. Allg. nanokristallinen Materialien unter Einwirkung mechanischer Energie beschäftigt. Dies schließt die Beschäftigung mit nichtmetallischen Nanogläsern ein.

  • Forschungsinteressen

    Phänomene und Eigenschafte

    • Dynamische und kinetische Prozesse in Festkörpern
    • Diffusions- und Transportphänomene auf atomarer Skala
    • lokale atomare und elektronische Struktur in Festkörpern
    • lokale Unordnungseffekte
    • Grenzflächen in Festkörpern
    • Defekt-Eigenschaften
    • Dimensionalität der Ionenbewegung (hexagonales vs. kubisches LixTiS2: 2D vs. 3D)
    • mechanisch-chemische Phänomene
    • heterogene Katalyse
    • gemischter Alkalieffekt in Gläsern

    Materialien

    • nanokristalline Werkstoffe, Keramiken, Verbundwerkstoffe (CaF2, Li2O:X2O3 (X = Al, B), usw.)
    • glasartige und kristalline Ionenleiter (LiNbO3, Lithium-Alumosilikate usw.)
    • Einlagerungsverbindungen, Schichtstrukturen (Li3N, hexagonales und kubisches LixTiS2, LiC6, usw.)
    • intermetallische Verbindungen (LiAl, usw.)
    • Monoleitende Polymerelektrolyte
    • Photokatalysatoren (TiO2)

    Methoden

    • Kernspinresonanzspektroskopie (NMR):
      • Spin-Gitter-Relaxation im Labor und im rotierenden Bezugssystem
      • Linienformanalyse
      • statische und gepulste Feldgradientenspektroskopie (SFG/PFG)
      • Spin-Alignment Echo (SAE) NMR für den Nachweis von ultralangsamen Li-Bewegungen
    • β-Strahlungsdetektions-NMR (β-NMR) nach Neutroneneinfang
    • AC-Impedanzspektroskopie im Niederfrequenz- und Hochfrequenzbereich
    • Quasi-elastische Neutronenstreuung (QENS)

    Probencharakterisierung

    • Röntgenbeugung (XRD)
    • Rasterelektronenmikroskopie (SEM)
    • Transmissionselektronenmikroskopie (TEM)
    • Differential-Thermoanalyse (DTA)
    • Infrarot-Spektroskopie (IR)
    • Oberflächenanalyse durch Stickstoffadsorption
  • Kooperationen
    • Institut für Theoretische Physik, Universität Gießen  
    • Institut für Festkörperforschung, Forschungszentrum Jülich  
    • Berlin Neutron Scattering Center, Hahn-Meitner-Institut Berlin  
    • Institut für Mineralogie, Universität Hannover  
    • Institut für Technische Chemie, Universität Hannover
      Arbeitskreis Prof. Dr. D. Hesse
    • Institut für Energietechnik, Technische Universität Berlin  
    • Deutsches Institut für Kautschuktechnologie e. V., Hannover  
    • Institut für Physikalische Chemie, Universität Münster  
    • Materials Group, Dept. Physics, University of Wales, Aberystwyth, UK
      Dr. R. Winter. Prof. Dr. N. Greaves
    • Institut für Anorganische Chemie, Universität Kiel
      Arbeitskreis Prof. Dr. W. Bensch
    • Institut für Anorganische Chemie, Universität Hannover
      Arbeitskreis Prof. Dr. M. Binnewies
    • Institut für Theoretische Chemie, Universität Bonn
      Arbeitskreis PD Dr. T. Bredow
    • Institut für Physikalische Chemie, Universität Braunschweig
      Arbeitskreis Prof. Dr. K. D. Becker
    • SERC Daresbury Laboratories, UK,
      Dr. A. Dent
    • Institut für Physikalische Chemie, RWTH Aachen
      Prof. Dr. M. Martin, Dr. R. De Souza
    • Lehrstuhl Technische Chemie, Ruhr-Universität Bochum
      Prof. Dr. W. Grünert

ARBEITSGRUPPENLEITUNG

Prof. Dr. rer. nat. Paul Heitjans
Emeritierte und in den Ruhestand versetzte Professorinnen und Professoren
Adresse
Callinstraße 3a
30167 Hannover
Gebäude
Raum
208
Prof. Dr. rer. nat. Paul Heitjans
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Callinstraße 3a
30167 Hannover
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Raum
208