AG Heitjans – Institut für Physikalische Chemie und Elektrochemie

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.

Prof. Dr. Heitjans

Publikationsliste

Equipment

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