Hochaktiv und viel versprechend - Bayerischer Forschungsverbund
FOROXID erforscht Funktionsmaterialien
Oxidische Funktionsmaterialien sind das Thema
des neuen Bayerischen Forschungsverbunds Multiskalendesign oxidischer
Funktionsmaterialien (FOROXID), den die Bayerische Forschungsstiftung
mit 1,35 Mio. € in den nächsten drei Jahren fördert. Sprecher des
Verbunds, den die Industrie mit weiteren 1,4 Mio. € finanziert, ist
Prof. Dr. Bernd Stritzker von der Universität Augsburg.
Die elektronischen Eigenschaften von schichtweise aufgetragenen
Oxiden stehen im Mittelpunkt der Forschungen von FOROXID. Spezielle
Eigenschaften in Bereichen wie der elektrischen Leitfähigkeit
(Elektronen, Ionen), des Magnetismus sowie bei der Absorption und
Emission von Strahlung zeichnen die oxidischen Funktionsmaterialien
aus und eröffnen ihnen einzigartige Möglichkeiten in der
Elektronikindustrie, der Lichttechnik, der Sensortechnik, bei
Brillenglasbeschichtungen, in der Dünnschichttechnik oder der
Magnetooptik.
Von der Struktur zur Funktion
Zunächst konzentrieren sich die Wissenschaftler an
den Universitäten Augsburg, Bayreuth, Erlangen-Nürnberg und dem
Fraunhofer-Institut für Silikatforschung ISC Würzburg darauf, den
Zusammenhang zwischen der Struktur und den elektronischen
Eigenschaften der Oxide aufzuklären. Stritzker sieht darin die
Grundbedingung für weitere Fortschritte in der Erforschung und dem
Einsatz dieser Systeme als funktionelle Materialien: "Erst wenn wir
wissen, wie sich oxidische Verbindungen bilden, wie sie aufgebaut sind
und welche elektronischen Eigenschaften mit dem Aufbau verknüpft sind,
können wir bei Herstellung und Bearbeitung die Eigenschaften der
Funktionsmaterialien gezielt steuern, den Abbau durch
Alterungsprozesse reduzieren und im Idealfall sogar verhindern". Von
besonderer Bedeutung sind dabei Defekte, also Abweichungen von der
idealen atomaren Struktur. "Löcher" in der regelmäßigen Anordnung der
Atome oder Fremdatome verursachen solche Fehlstellenstrukturen, die
entweder ganz gezielt oder zufällig durch Prozesse bei der Herstellung
oder der Alterung des Materials im Einsatz entstehen. Bestimmte
Defekte sind erwünscht oder sogar notwendig, um spezifische
Eigenschaften eines Materials zu erreichen: Ohne eingebaute
Fehlstellen gäbe es keine Ionenleiter und viele Sensormaterialien
funktionieren nur durch den gezielten Einbau von Fremdatomen. Bei
synthetischen Nanostrukturen wiederum bestimmt das extreme Verhältnis
von Oberfläche zu Volumen die Eigenschaften des Materials
entscheidend.
Innovation aus der Forschung
Oxidische Funktionsmaterialien sind heute bereits
in vielen unterschiedlichen Einsatzgebieten weit verbreitet, wobei ihr
volles Potenzial aber noch überhaupt nicht erschlossen ist. Zusätzlich
treten aufgrund von thermischen Belastungen oder der Einwirkung
agressiver Atmosphären in vielen industriellen Anwendungen Probleme
durch Alterungseffekte auf. Die Industriepartner des Verbunds haben
deshalb ein vitales Interesse an der Kooperation mit den Universitäten
und Forschungseinrichtungen: Die Forschungskooperation hilft ihnen,
ihre Position in der globalisierten Wirtschaft zu sichern und damit
Arbeitsplätze zu erhalten oder sogar neu zu schaffen.
