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.

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.

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 der verschiedenen NMR-Verfahren.

Ein weiteres Forschungsthema ist die Mechanochemie, 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.

Short CV

Seit 2016	Niedersachsenprofessor
Seit 2010	Initiator u. Sprecher DFG-FOR 1277 molife
2010	Professeur Invité, Université Aix-Marseille (F)
2009 - 2015	Sprecher des Leibniz-Forschungszentrums ZFM, Leibniz Universität Hannover
2007	Gastprofessor, Universität Kassel
2006	Gastprofessor, University of Newcastle (AU)
1998 - 2009	Gründer u. Sprecher "Zentrum für Festkörperchemie und Neue Materialien (ZFM), Universität Hannover
1995 - 1996	Sprecher DFG-SFB 173
Seit 1987	Professor für Physikalische Chemie, Universität Hannover
1985 - 1987	Gastwissenschaftler am FZ Jülich
1983	Dr. rer. nat. habil. und Priv.-Doz. im FB Physik der Universität Marburg
1975 - 1980	Gast am Institut Laue-Langevin, Grenoble (F) (abg. von Universität Heidelberg bzw. Marburg)
1975	Dr. rer. nat., Universität Heidelberg
1971	Dipl.-Phys., Universität Heidelberg

Research Topics
Phenomena and Properties
dynamical and kinetic processes in solids
diffusion and transport phenomena on atomic scale
local atomic and electronic structure in solids, local disorder effects
interfaces in solids
defect properties
dimensionality of ionic motion (hexagonal vs cubic LixTiS2: 2D vs 3D)
mechanochemical phenomena
heterogeneous catalysis
mixed alkali effect in glasses

Materials
nanocrystalline materials, ceramics, composite materials (CaF2, Li2O:X2O3 (X = Al, B), etc.)
glassy and crystalline ionic conductors (LiNbO3, lithium alumosilicates, etc.)
intercalation compounds, layered structures (Li3N, hexagonal and cubic LixTiS2, LiC6, etc.)
intermetallic compounds (LiAl, etc.)
monoconducting polymer electrolytes
photocatalysts (TiO2)

Methods
nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy:
spin-lattice relaxation in laboratory and rotating reference frames
lineshape analysis
static and pulsed field gradient spectroscopy (SFG/PFG)
spin-alignment echo (SAE) NMR for the detection of ultra-slow Li motions
β-radiation detected NMR (β-NMR) after neutron capture
AC impedance spectroscopy in the low-frequency and radiofrequency regime
quasi-elastic neutron scattering (QENS)

Sample Characterization
X-ray diffraction (XRD)
scanning electron microscopy (SEM)
transmission electron microscopy (TEM)
differential thermoanalyis (DTA)
infrared spectroscopy (IR)
surface area analysis by nitrogen adsorption
Cooperations
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