Kirchhoff lässt Kristalle schneller wachsen

  • 07. June 2013

Am Heidelberger Kirchhoff-Institut geht die neue Hochdruck-Kristallzüchtungsanlage in Betrieb.

Das Kirchhoff-Institut für Physik der Universität Heidelberg hat ein neues Forschungsgroßgerät in Betrieb genommen, mit dem hochreine Kristalle für die physikalische und materialwissenschaftliche Grundlagenforschung hergestellt werden können. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) förderte die Hochdruck-Kristallzüchtungsanlage im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms „Werkstoffe mit neuem Design für verbesserte Lithium-Ionen-Batterien“ mit über 600.000 Euro. Sie steht der Arbeitsgruppe „Korrelierte Elektronen und Magnetismus“ unter der Leitung von Rüdiger Klingeler für die Herstellung von Modellsystemen zur Erforschung grundlegender Prozesse in Lithium-Ionen-Batterien zur Verfügung.

Elliptischer Spiegel und Innenraum der Hochdruck-Kristallzüchtungsanlage

Abb.: Elliptischer Spiegel und Innenraum der Hochdruck-Kristallzüchtungsanlage (Bild: J. Stoye)

Entwickelt wurde die Hochdruck-Kristallzüchtungsanlage am Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden. Sie ermöglicht die Synthese von Einkristallen unter extremen, weltweit nahezu einzigartigen Bedingungen, wie Klingeler erläutert. Dazu zählen unter anderem ein hoher Gasdruck von bis zu 150 bar sowie Prozesstemperaturen von über 2700 Grad Celsius, die durch die Fokussierung von Licht mit Hilfe elliptischer Spiegel erreicht werden. „Damit ist diese Anlage optimal geeignet, um Lithium-basierte hochreine Einkristalle herzustellen und ihre grundlegenden physikalischen und elektrochemischen Eigenschaften zu erforschen.“ Die Forschungsergebnisse werden, so der Heidelberger Physiker, von hoher technologischer Relevanz sein. „Wir versprechen uns davon wichtige Beiträge für die gezielte Entwicklung neuer Materialen für den Einsatz in verbesserten Lithium-Ionen-Batterien.“

Das neue Forschungsgroßgerät ist ein zentraler Baustein des neuen Labors zur materialorientierten Festkörperforschung, das seit 2011 am Kirchhoff-Institut für Physik entsteht. Die Arbeiten dort sind direkt verknüpft mit den Heidelberger Forschungsaktivitäten im Rahmen der Innovationsallianz „Lithium Ionen Batterie LIB 2015“, die unter anderem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert werden. Mittelfristig ist es geplant, die neuartigen Möglichkeiten der Hochdruck-Kristallzüchtungsanlage auch auf grundlagenorientierte Fragestellungen der Arbeitsgruppe von Klingeler auf dem Gebiet der Quanten-Spinsysteme und komplexer Übergangsmetall-Verbindungen anzuwenden. Sie sind unter anderem für die Erforschung der Hochtemperatur-Supraleitung von Bedeutung.

U. Heidelberg / DE

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