Wissenschaftliche Mitglieder

Professoren
Dr. Carsten Benndorf; Dr. Horst Förster; Dr. Walter Gunßer (i.R.); Dr. Bertel Kastening (em.); Dr.Dr. Adolf Knappwost (em.); Dr. Hans Lechert; Dr. Klaus Nagorny; Dr. Friedrich Steinbach; Dr. Fritz Thieme (i.R.); Dr. Horst Weller

Dozenten
Dr. Wolf Basler; Dr. Peter Grunwald; Dr. Georg Job; Dr. Wolfgang Kirstein; Dr. Wolfgang Metz; Dr. Klaus Zietlow

Hochschulassistenten/Assistenten/wiss. Mitarbeiter
PD Dr. Klaus Dräger; Dr. Alexander Eychmüller; Dr. Ekkehard Geidel; Dr. Markus Haase; Dr. Regina Rüffler

Allgemeiner Überblick

Dem Institut gehören (Ende 1996) sechs Professoren, ein habilitierter wissenschaftlicher Assistent, eine Assistentin, ein wissenschaftlicher Oberrat sowie sieben weitere promovierte wissenschaftliche Mitarbeiter in der Stellung eines Dozenten und 33 Angehörige des Technischen und Verwaltungspersonals an.
Dem Institut gehören weiter zwei Emeriti und zwei im Ruhestand befindliche Professoren an.
Das Berufungsverfahren der C4-Professur für Elektrochemie (ex Kastening) konnte erfolgreich abgeschlossen werden. Die Stelle ist mit Prof.Dr. Horst Weller besetzt worden.
Bisher ist eine Verbesserung im Bereich der § 24.3-Stellensituation nicht eingetreten, so daß die Situation in diesem Personalbereich, in dem das Institut nur über fünf Stellen verfügt, weiterhin sehr unbefriedigend bleibt.
Die Etatsituation ist dramatisch. Das Niveau in der Grundausstattung kann nicht mehr gehalten werden, was sich auch auf die Bewilligungen bei Drittmittel 1996-Anträgen auswirkt. In die allgemeinen Einrichtungen (Feinmechanische, Glastechnische und Elektronische Werkstatt) fließt ein Grundbetrag. Die erbrachten Leistungen und benutzten Materialien werden nach dem Verbrauch mit den einzelnen Arbeitskreisen abgerechnet.

Für Servicezwecke stehen ein Rasterelektronenmikroskop, eine röntgenographische Abteilung sowie ein hochempfindliches gamma-Spektrometer zur Messung radioaktiver Belastungen zur Verfügung.

Die Arbeit des Instituts ist in den letzten Jahren stark negativ beeinträchtigt worden, da ein Termin für den Beginn der Grundinstandsetzung immer wieder verschoben wurde. In den letzten eineinhalb Jahren kam zudem noch erschwerend hinzu, daß über den zukünftigen Verbleib des Instituts, das historisch gesehen sicher zu den bedeutendsten der Universität gehört, Unklarheit bestand und bis heute besteht.

Forschungsschwerpunkte

Ein Forschungsschwerpunkt des Instituts liegt im Bereich der Materialforschung Festkörperchemie. Hierzu gehört der Bereich der nanostrukturierten Materie, der durch die Neuberufung in das Institut hineingekommen ist. Er hat mannigfaltige Überschneidungen mit festkörperphysikalischen Fragestellungen insbesondere mit Problemen, die im Zentrum für Mikrostrukturforschung bearbeitet werden. Mit diesem Institut ist auch ein gemeinsamer Sonderforschungsbereich über "Quantenmaterie" beantragt. Er steht kurz vor der Bewilligung.

In dieses Gebiet fallen auch die Problemstellungen im Bereich der Elektrochemie: In dem Forschungsvorhaben elektrochemische Polarisation von Pulversuspensionen wird die elektrochemische Polarisierbarkeit leitfähiger Pulversuspensionen in Elektrolytlösungen und der Mechanismus der Ladungsübertragung beim Zusammenstoß Teilchen-Elektrode untersucht. Die Photoelektrochemie an Halbleiterelektroden und Halbleiterteilchen behandelt grundlegende Untersuchungen über die Bedeutung von Oberflächenzuständen, der Korrosions-Stabilität, der Nutzung der Solarenergie-Umwandlung und weitere Eigenschaften an oxidischen, sulfidischen, selenidischen sowie an III/V-Halbleitern und an Siliciumcarbid. Von besonderer technischer Bedeutung ist die photoelektrochemische Metallabscheidung zur Herstellung von gedruckten Schaltungen. Ein neueres Forschungsvorhaben benutzt Aktivkohle als Elektrodenmaterial. Im hochdispersen Zustand zeichnet diese sich durch eine außergewöhnliche Ladungskapazität aus. In diesem Zusammenhang sind Untersuchungen zur Struktur der elektrochemischen Doppelschicht und zur Natur der elektronischen Leitfähigkeit des Festkörpers bei Variationen des Elektrodenpotentials durchgeführt worden.

Zu den klassischen Gebieten der Festkörperchemie gehören magnetische Untersuchungen mit Hilfe eines SQUID-Magnetometers, der Mößbauerspektroskopie, NMR- und ESR-Messungen, Neutronenbeugungs- und EXAFS-Experimente. Die Untersuchungen werden an Clustern in keramischen Oxiden und Alumosilikaten sowie an in quasi 1- und 2-dimensionalen Systemen, wie sie die Übergangsmetall-Cyclotetraphosphate und die Alkalithioferrate (III) darstellen, ausgeführt. Hier interessieren insbesondere die Fragen der magnetischen Wechselwirkung, der chemischen Bindung und der Natur der Umwandlungspunkte. In Zusammenarbeit mit einer russischen Arbeitsgruppe wird der Ionentransport in Superionenleitern mit den genannten Methoden sowie elektrischen Messungen studiert. In diesem Zusammenhang werden auch Untersuchungen an Hochtemperatur-Supraleitern vorgenommen. Eine Arbeitsgruppe studiert die Reaktionskinetik und Topochemie von Einlagerungsreaktionen in Graphit und die Struktur und den Ordnungszustand der hergestellten Graphit-Intercalationsverbindungen. Die Erfahrungen werden in neuester Zeit auf die Darstellung von Fullerenen angewendet.

Zu erwähnen bleiben weiterhin die seit vielen Jahren studierten Eigenschaften von metallischen Legierungen und Sinterprodukten. Hierunter fallen auch die phasenanalytischen Betrachtungen industrieller und historischer Kupferverhüttungsprozesse. In den Bereich der Festkörperchemie fallen auch die Herstellung von Hartstoffschichten (Metall-C:H) mit Hilfe metallorganischer Substanzen und die Diamantbeschichtung bei niedrigen Drucken mittels Mikrowellen- und "Hot-Filament"-Verfahren.

Ein weiterer Problemkreis ist das von mehreren Gruppen bearbeitete Thema der heterogenen Katalyse: Hier wird nach neuen Katalysatoren zur Abgasentgiftung bei Diesel- und Magermotoren gesucht und Katalysatoren, die aus hochgestörten, feinstverteilten Metall- oder Oxidpartikeln auf industriellen keramischen Trägern bestehen, unter realen Bedingungen entwickelt. Mit Hilfe der hochauflösenden Elektronenenergieverlustspektroskopie (HREELS) werden katalytisch Reaktionen an polykristallinen Metallfolien untersucht. Trägergestützte Metallkatalysatoren der 8. Nebengruppe in der Fischer-Tropsch-Synthese bilden einen weiteren Beitrag zur heterogenen Katalyse, ebenso wie die Frage der Stabilität und katalytischen Aktivität poröser Aluminophosphate. Von besonderer Bedeutung sind die Beiträge zur Katalyse im Zusammenhang mit der Zeolithforschung: Hier sind zu nennen: Die Untersuchung der Elementarvorgänge des Crackens von Kohlenwasserstoffen an sauren Zeolithkatalysatoren am Modell Neopentan. Untersuchungen über die Bildung ungesättigter Carbeniumionen an sauren Zeolithoberflächen. Eine umweltrelevante Thematik umfaßt die Entwicklung eines Zeolithkatalysators zur Niedrigtemperaturverbrennung von Arenen und Chlorarenen. In diesem Zusammenhang sind auch die stärker theoretisch orientierten Messungen und Rechnungen zur Wechselwirkung und Dynamik von Sondenmolekülen in Zeolithen und die MNR-Untersuchungen zur Sorptionswechselwirkungen in Zeolithen und bei der Zeolithkristallisation zu nennen. Zur Bearbeitung dieser Fragen wird eine erhebliche Methodenvielfalt eingesetzt: UV-VIS- und Infrarotspektroskopie, NMR- und ESR-Experimente, EXAFS- und XANES-Messungen am Hamburger Synchrotronstrahlungslabor, temperaturabhängige Mößbauerspektroskopie und verschiedene Arten der Oberflächenspektroskopie. Mit dieser Methode werden insbesondere Modellexperimente zur katalytischen Wirksamkeit von Stufen auf ansonsten perfekten Einkristallen durchgeführt. Es werden Wasseradsorptionsschichten und ihre Beeinflussung durch an den Stufen bevorzugt adsorbierter Wassermonomeren untersucht. In dieses Gebiet einzuordnen sind auch die intensiven Versuche zur Zeolithsynthese. Es werden die Bedingungen der Keimbildung und die Kinetik des Wachstums für eine große Anzahl von Zeolithen aus dem Bereich der Alumosilikate systematisch studiert. Ein weiteres Feld der Katalysatorforschung befaßt sich mit Enzymkinetik und enzymatischer Analyse sowie mit der Entwicklung von immobilierten Enzymen in organischen Lösungsmitteln.

In das Grenzgebiet zwischen Katalyse und Festkörperchemie fällt das Forschungsvorhaben: Untersuchungen zum Einfluß chemischer und struktureller Inhomogenitäten auf die Adsorptionseigenschaften metallischer Oberflächen bezüglich Kohlendioxid.

Neben den genannten Schwerpunkten werden verschiedene Einzelthemen behandelt. Hierzu gehören Arbeiten zur mathematischen Auswertung von Spektren verschiedener Art und anderen Meßergebnissen, Aufbau spezieller Apparaturen, Messungen zur radioaktiven Belastung von Umweltproben und Böden sowie das Studium der Trocknung von Lebensmittelprodukten.

Viele Arbeiten aus den verschiedenen Forschungsbereichen des Instituts sind überregional und international anerkannt. Dies zeigt sich auch an vielfältigen Kontakten zu Universitäten und Akademien in Deutschland, im Ausland sowie zu bedeutenden Industrieunternehmen.

Wissenschaftliche Zusammenarbeit

• Univ. Szeged/Ungarn, Institut für Angewandte Chemie
• Univ. St. Petersburg/Rußland, Institut für Chemie
• Kernforschungsanlage Jülich, Institut für Chemie
• DESY, Hamburg
• National Bureau of Standards, Washington/USA
• Bulgarische Akademie der Wissenschaften, Sofia, Institut für Organische Chemie
• Univ. Sofia, Physikalische Fakultät
• Univ. Sofia, Institut für Organische Chemie
• Centre d'Etudes Nucleaires de Grenoble/Frankreich
• GKSS-Forschungszentrum Geesthacht, Institut für Chemie und Werkstofftechnologie und Institut für Physik
• Institut für Solarenergieforschung GmbH, Hannover
• Technische Universität Valencia/Spanien
• Technische Universität Athen/Griechenland
• Universität Thessaloniki/Griechenland

Anwendung in der Praxis

Wie aus der Darstellung der Forschungsschwerpunkte hervorgeht, ist eine Reihe von Vorhaben an bedeutenden technischen Fragen orientiert. Hieraus ergibt sich eine größere Anzahl von Kontakten mit der Industrie, die je nach Vorhaben in solche, die z.B. vom BMBF gefördert werden und die Probleme von industriellem Interesse zum Inhalt haben, und teilweise auch von der Industrie getragen werden. Daneben bestehen direkte Kontakte im Rahmen eines Technologietransfers, in denen Probleme von Unternehmen behandelt werden, die z.T. selbst keine Forschung betreiben. In einzelnen Fällen sind Verfahren im Rahmen der Forschung des Instituts entwickelt und in Lizenz vergeben worden.

Die Großgeräte des Instituts sind mehrfach anderen Behörden in Amtshilfe zur Verfügung gestellt worden.

Ausstattungsmängel

Großgeräte: Die vorhandenen Großgeräte (Optische Spektroskopie, NMR- und ESR-Spektrometer, Röntgengeräte, Gaschromatographen usw.) sind zum größten Teil stark veraltet und bedürfen dringend der Erneuerung. Einzelne neue Apparate (Raman-Spektrometer und Transmissionselektronenmikroskop) sind für spezielle Drittmittel 1996projekte eingesetzt und stehen dem allgemeinen Institutsbetrieb nicht zur Verfügung. Dies gilt auch für recht gute Geräte zur Oberflächenanalyse.

Personalbereich: Das Institut stellt seit vielen Jahren eine hohe Vakanzenrate zur Verfügung. Es hat bereits drei Professorenstellen nicht wieder besetzt, ohne daß sich jedoch im §24.3-Bereich die Situation gebessert hat. Mit nur fünf besetzten Stellen in dieser Kategorie ist das Institut für Physikalische Chemie gegenüber allen anderen Instituten, die zwischen 20 und 30 Stellen dieser Art haben, bei der Diplomanden- und Doktorandeneinwerbung stark benachteiligt. Hier muß in absehbarer Zeit eine Verbesserung eintreten.

Sachmittel: Im Rahmen der zugewiesenen Haushaltsmittel ist ein Erhalt der Grundausstattung nicht möglich. Dies hat zur Folge, daß der Institutsbetrieb zuweilen erheblich gestört ist, da z.B. Vakuumpumpen verschiedener Art fehlen. Die mangelnde Qualität unserer Grundausstattung ist durch Drittmittel 1996 1996nicht zu beheben und wirkt sich entscheidend studienzeitverlängernd aus. Es ist daher ein großer Unsinn, von weiterer Senkung der Regelstudienzeit zu sprechen, wenn sich in diesem Bereich apparativer Ausstattung, der z.T. 28 Jahre und älter ist, die Verhältnisse nicht entscheidend ändern. Auf der anderen Seite sind die Investitionsmittel für Rechnerausstattung zu reduzieren und die vorhandenen Rechner länger zu benutzen.
Der Mangel an Reisemitteln behindert entscheidend den Kontakt zwischen den Institutionen, behindert vor allem junge Wissenschaftler (Doktoranden) und erfordert von den Professoren viel Zeit und Energie, um aus anderen Quellen Reisemittel zu beschaffen.
Es ist unbestritten, daß die sehr zeitaufwendigen Antragsverfahren von Drittmittel 1996n aller Art, die oft erfolglos verlaufen, einen hohen Energieaufwand seitens der Professoren erfordern, der der Arbeit mit den Studenten verlorengeht und sich somit auch studienzeitverlängernd auswirkt.

Drittmittel 1996

Fördereinrichtung	Betrag
DFG, BMFT u.a.	427.300
Gesamtförderung	427.300

Forschungsprojekte