Das Ziel des Verbundprojektes ist die Entwicklung und Verbesserung neuartiger kohlenstoffgeträgerten Legierungsnanopartikel als innovative Katalysatoren für Brennstoffzellen. Hierbei ist eine Untersuchung mittels moderner analytischer Transmissionselektronenmikroskopie unerlässlich. Dieses Teilvorhabens beschäftigt sich mit der elektronenmikroskopischen Untersuchung des Wachstums und der Alterungsprozesse dieser neuartigen Legierungsnanopartikel. Es ist wichtig für die Optimierung der Nanopartikelsynthese in Richtung Kern-Schale-Struktur und zur Verknüpfung der mikrostrukturellen Informationen mit den Ergebnissen der Aktivitätsmessungen. Ein weiteres Ziel ist es, Informationen über die mikrostrukturellen Prozesse der Alterung der Nanopartikel-Träger-Systems zu erlangen und somit einen Beitrag zum Verständnis der Degradationsmechanismen in Brennstoffzellen zu liefern. Auf diese Weise soll im intensiven Informationsaustausch mit den Synthese-Partnern im Verbund eine Optimierung des Katalysatorsystems stattfinden. AP1: Mikrostrukturelle Analytik zur Optimierung der Kern-Schale Struktur Hier werden hinsichtlich ihrer Aktivität vielversprechende binäre und ternäre Platin-TM Nanopartikel untersucht um ihre Struktur im Hinblick auf eine Kern-Schale-Struktur optimiert. Hierzu wird hochauflösende STEM, EDX und EELS verwendet. AP2: Elektronenmikroskopische in-situ Experimente zur Optimierung der Kern-Schale-Struktur Eine gezielte Einstellung von Kern-Schale-Strukturen ist durch Hochtemperaturbehandlung in geeigneten Gasen zu erreichen. Hierzu werden in-situ Experimente im Elektronenmikroskop vorgenommen. AP3: Mikrostrukturelle Auswirkung elektrochemischer Alterungstests Katalysatorpartikel werden zu verschiedenen Zeitpunkten der Synthese sowie vor und nach elektrochemischen Alterungstests analysiert. Diese geben entscheidende Hinweise auf die mikrostrukturellen Degradationsmechanismen und somit zur Verbesserung der Stabilität der hier untersuchten Katalysatorsysteme.
Im HIRT Projekt sollen erstmals innovative Infrarotdetektoren auf Basis von Resonanztunneldioden (RTD) mit Halbleitern schmaler Bandlücke in dem für die optische Sensorik wichtigen Wellenlängenbereich zwischen 1.8 Mikro m - 3.5 Mikro m realisiert und untersucht werden. Dieser spektrale Bereich umfasst die 'Fingerabdrücke' vieler chemischer Verbindungen von Gasen, Flüssigkeiten und Feststoffen und ist für die hochempfindliche Molekül- und Gassensorik von besonderem Interesse. Das Teilvorhaben der Universität Würzburg befasst sich mit dem Design, dem Wachstum und der Charakterisierung der Halbleiterschichtstrukturen (HLS), welche die Grundlage für diese neuartigen Infrarotdetektoren bilden sollen. HIRT nutzt das Resonanz-Tunneldioden (RTD-) Prinzip und weitet es auf den für die optische Sensorik wichtigen Wellenlängenbereich zwischen 1.8 Mikro m und 3.5 Mikro m aus: Die RTD dient als rauscharmer Verstärker kleinster optisch erzeugter elektrischer Signale. Um dies erfolgreich zu realisieren, müssen die Resonanztunnelstruktur (RTS, Verstärkendes Element) und Absorptionsschicht (lichtaktives Element) in ihrer jeweiligen Funktion und im Zusammenspiel miteinander optimiert werden. Das Design der Schichtstrukturen wird dabei durch Halbleiter-Simulationswerkzeuge unterstützt. Die HLS sollen mittels Molekularstrahlepitaxie atomlagengenau gewachsen werden, was besonders für die RTS kritisch ist. Die Charakterisierung der gewachsenen Strukturen erfolgt über ein großes Ensemble an Nanoanalytik-Methoden, wie beispielsweise Transmissionselektronenmikroskopie (Bildgebung der gewachsenen HLS mit subatomarer Auflösung), Sekundärionen-Massenspektrometrie (Bestimmung Dotierprofil/Zusammensetzung Verbindungshalbleiter) oder hochaufgelöste Röntgenbeugung (Kristallstruktur und Gitterkonstante).