DFG Heisenberg Fellow Kristalline mikroporöse Materialien

Wir untersuchen nanokristalline Materialien in ihrer natürlichen oder auf Anwendungen optimierten, synthetischen Form. Hierbei werden Elektronenbeugungsmessungen im Detail analysiert, um strukturelle Feinheiten sichtbar zu machen, die mit klassischen Ansätzen der Materialanalyse oft nicht zugänglich sind. Dazu zählen beispielsweise Gastmoleküle in Gerüststrukturen (z.B. Zeolithe), die Verfeinerung der Al/Si-Verteilung und auch die Bestimmung der absoluten Struktur von organischen sowie Zeolithe sind kristalline, poröse Materialien, die vielfältige Anwendungen in Katalyse, Adsorption und Ionenaustausch finden. Wir nutzen atomistische Simulationsmethoden, um die Eigenschaften dieser faszinierenden Materialien vorherzusagen und besser zu verstehen. Ein besonderer Schwerpunkt liegt hierbei auf der potenziellen Nutzung von Zeolithen für die Entfernung von Schadstoffen aus der Umwelt, beispielsweise im Bereich der Abwasserreinigung (organische Schadstoffe wie Pharmazeutika) sowie in der Adsorption von CO₂ und toxischen Gasen aus Gasströmen. Daneben untersuchen wir Fragestellungen im Zusammenhang mit der kontrollierten Freisetzung von pharmazeutischen Wirkstoffen.
Unser Knowhow im Bereich der atomistischen Modellierung bringen wir auch in verschiedene Kooperationen mit experimentell arbeitenden Gruppen ein.

Untersuchte Materialien
Wir arbeiten vorwiegend an synthetischen und natürlichen Zeolithen und Zeotypen. Im Rahmen von Kooperationen untersuchen wir auch andere Minerale sowie (zumeist anorganische) synthetische Verbindungen.

Methoden

Zu unserem Portfolio an atomistischen Simulationsmethoden zählen Kraftfeld-basierte Simulationen (Monte Carlo, Molekulardynamik) sowie Dichtefunktionaltheorie (DFT) und DFT-basierte Molekulardynamik.