Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin, Institut für Chemie und Biochemie durchgeführt. Es wird ein Messstand ausgebaut und signifikant verbessert, mit dem Untersuchungen an größenselektierter, nanoskopischer Materie in der Gasphase möglich sind. Es werden Verfahren entwickelt, mit denen Nanopartikel wie Quantendots und umweltrelevante Aerosole mit hoher Dichte für Untersuchungen in die Gasphase gebracht werden. Es wird Synchrotronstrahlung und FEL-Strahlung v.a. dazu genutzt, um selektiv die Form und Größe der Partikel, ihren chemischen und strukturellen Aufbau bzw. Veränderungen und die optischen Eigenschaften dieser nanoskopischen Systeme zu bestimmen. In einem Forschungsverbund werden komplementäre und innovative Methoden zur Erzeugung von dichten Targets freier Nanopartikel in der Gasphase jenseits des bisherigen Standes der Wissenschaft weiterentwickelt. Die Nanopartikel werden im freien Strahl oder in Partikelfallen untersucht. Die neuen Ressourcen werden nach ihrer Optimierung im Hinblick auf aktuelle Fragen der Grundlagenforschung und der angewandten Forschung, mit Priorität bei den Material- und Umweltwissenschaften, genutzt. Das Potential im Hinblick auf Anwendungen in den Lebenswissenschaften soll in Kooperationen ausgelotet werden.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik durchgeführt. Es wird ein Messstand ausgebaut und signifikant verbessert, mit dem Untersuchungen an größenselektierter, nanoskopischer Materie in der Gasphase möglich sind. Es werden Verfahren entwickelt, mit denen Nanopartikel wie Quantendots und umweltrelevante Aerosole mit hoher Dichte für Untersuchungen in die Gasphase gebracht werden. Es wird Synchrotronstrahlung und FEL-Strahlung v.a. dazu genutzt, um selektiv die Form und Größe der Partikel, ihren chemischen und strukturellen Aufbau bzw. Veränderungen und die optischen Eigenschaften dieser nanoskopischen Systeme zu bestimmen. In einem Forschungsverbund werden komplementäre und innovative Methoden zur Erzeugung von dichten Targets freier Nanopartikel in der Gasphase jenseits des bisherigen Standes der Wissenschaft weiterentwickelt. Die Nanopartikel werden im freien Strahl oder in Partikelfallen untersucht. Die neuen Ressourcen werden nach ihrer Optimierung im Hinblick auf aktuelle Fragen der Grundlagenforschung und der angewandten Forschung, mit Priorität bei den Material- und Umweltwissenschaften, genutzt. Das Potential im Hinblick auf Anwendungen in den Lebenswissenschaften soll in Kooperationen ausgelotet werden.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Experimentelle Physik durchgeführt. Die entscheidenden Prozesse in Brennstoffzellen und Batterien, deren Effizienzen einen direkten Einfluss auf unsere Umwelt und auf natürliche Ressourcen haben, laufen an der Grenzfläche zwischen Elektrode und Elektrolyt ab. Diese Grenzfläche ist leider den herkömmlichen oberflächen-physikalischen Methoden nicht zugänglich und volumenempfindliche Methoden weisen zu hohe Nachweisgrenzen auf. In diesem Teilprojekt wird zuerst eine Messzelle entwickelt, die die Bestimmung der Strukturen an der Phasengrenzfläche sowie metastabiler und reaktiver Phasen während des elektrochemischen Prozesses auf molekularem Niveau mittels NMR-Spektroskopie ermöglicht. Hiermit werden die neuartigen Informationen zusätzlich zu den Röntgen-Photoelektronen-Spektroskopie-, Röntgenabsorptions-Spektroskopie- und Neutronenreflexions-Experimenten unter Reaktionsbedingungen gewonnen. Durch die hoch-auflösende Festkörper-NMR-Spektroskopie und die NMR-Relaxationszeit-Messungen werden die Strukturen der Grenzfläche und der Ionentransport durch die Grenzfläche untersucht. In diesem Teilvorhaben sind vier Meilensteine vorgesehen: 1. Entwicklung der Zelle für die in-situ NMR-Messungen. 2. In-situ NMR-Charakterisierung der Strukturen an der Phasengrenzfläche während des elektrochemischen Prozesses. 3. Hoch-auflösende heteronukleare Festkörper-NMR-Untersuchungen im Phasengrenzbereich. 4. Untersuchung der Ionenmobilität durch NMR-Relaxationszeitmessungen und NMR-Linienform-Analyse.
Das Projekt "GH: Struktur, Dynamik und Stabilitaet von Methanclathraten: Physikalische Eigenschaften in einem geologischen Kontext" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Experimentelle und Angewandte Physik durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens ist die Untersuchung von strukturellen und dynamischen Eigenschaften von Gashydraten (speziell Methanhydrat) mit geowissenschaftlichen Bezuegen. Hinweise auf die Gast-Geruest-Wechselwirkung werden von Elektronendichten und inneren Schwingungen der Methanmolekuele erwartet, die Potentialverteilung von der externen Dynamik der Molekuele. Aus der Dynamik soll auch ein vertieftes Verstaendnis der anomal niedrigen thermischen Leitfaehigkeit der Gashydrate resultieren. Zur Frage der Stabilitaet der Typ I Strukturen werden strukturelle Parameter in einem weiten Druck-Temperatur Feld gemessen, dazu auch die Kinetik der Dekomposition. Die Auswirkungen von H2S-Beimischungen wird untersucht, wiederum hinsichtlich Struktur und Dynamik. Mit Neutronenbrillouinstreuung soll die longitudinale Schallgeschwindigkeit bestimmt werden. Natuerliche Proben, unter Beibehaltung des Druckes sollen Untersuchungsgegenstand werden. Streumethoden, vor allem die Neutronenstreuung, aber auch Synchrotronstrahlung werden dabei verwendet. Aus dem engen Kontakt mit geowissenschaftlich taetigen Gruppen wird u.a. erwartet, dass geowissenschaftliche Fragestellungen verstaerkt in das Projekt einfliessen.
Das Projekt "Aufbau eines Rasterroentgenmikroskops am Elektronenspeicherring BESSY II und beispielhafte Untersuchungen zu ausgewaehlten Problemen der Trinkwasseraufbereitung und Abwasserbehandlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Forschungseinrichtung Röntgenphysik durchgeführt. Am Undulator des Elektronenspeicherrings BESSY II in Berlin/Adlershof soll ein Rasterroentgenmikroskop aufgebaut werden. Dieses System soll aufgrund der hohen spektralen Brillanz der Undulatorstrahlung, der hohen Qualitaet unserer Roetgenlinsen sowie eines neuen Monochromatorkonzepts das bisher weltweit beste Rasterroentgenmikroskop in Brookhaven, USA, hinsichtlich Aufloesung, Bildaufbauzeit und Praktikabilitaet deutlich uebertreffen. Das System soll fuer spektromikroskopische Untersuchungen auf dem Gebiet der Wasserforschung eingesetzt werden. Forschungsthemen sind die Untersuchung der Wirkung von Biofilmen und Hydrokolloiden bei der Membranfilterung von Rohwasser sowie die Charakterisierung von Flockungsprozessen im Hinblick auf die Entfernung natuerlicher organischer Materie (NOM)F aus Roh- und Abwasser.