Galerie der Bilder von 2010

Januar 2010

Die Abbildung zeigt das Kontaktwinkelmessgerät OCA 20 der Firma Data Physics mit der Temperierkammer TC 400, das Messungen bis zu einer Temperatur von 400 °C unter definierten Gasatmosphären erlaubt. Es wurde im Rahmen des vom BMBF (Bundesministerium für Bildung und Forschung) finanzierten Projektes „Elektrochemie für Elektromobilität“ (Kompetenzverbund Süd) als erstes Gerät beschafft. Hiermit sollen die Grenzflächenspannungen von Festkörpern in Abhängigkeit von der Zusammensetzung untersucht werden. Bild eingereicht von A. Rein

Februar 2010

Das Bild zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme zur Kontrolle eines Photolithographieprozesses für die Herstellung von mikrostrukturierten Goldelektroden. Zu sehen ist ein Querschnitt von ca. 2 µm Photoresist und 200 nm Gold aufgebracht auf einem Siliziumsubstrat. Die unbelichteten Stellen des Resists (von der Photomaske verdeckt) wurden durch ein geeignetes Lösungsmittel entfernt. Bei der Wahl geeigneter Prozessparameter ergibt sich das im Bild zu sehende Unterschnittprofil. Dieses fördert ein nicht konformes Abscheiden der dünnen Goldschicht; das heißt die Seitenwände des Resists bleiben unbeschichtet und dienen im nasschemischen Liftoff Prozess zur Entfernung des Photoresists als Angriffsflächen für Lösungsmittel. Oben rechts in der Ecke ist die fertige Goldstruktur nach dem „lift off“ in der Aufsicht abgebildet. Bild eingereicht von P. Hartmann

März 2010

Auf dem Bild sieht man ein Filmziehgerät (Rakel) beim Beschichten einer Aluminiumfolie mit einer Elektrodenpaste (Slurry). Die Paste besteht aus Aktivmaterial, Leitzusätzen und Binder. Die aus der beschichteten Folie ausgestanzten Elektroden werden anschließend in „Halbzellen“-Tests für Lithiumbatterien vermessen. Bild eingereicht von S. Diegelmann

April 2010

Das Bild zeigt die Teilnehmer des diesjährigen Ag Seminars der Arbeitsgruppe von Prof. Janek vor ihrer Seminarstätte in Liensfeld (Schleswig-Holstein). Die "Herbergseltern" des Gäste- und Seminarhauses "Hof am Wege"mit ihrem Hund sind vorne rechts ebenfalls im Bild zu sehen.

Mai 2010

Zu sehen ist ein REM-Bild einer Platinelektrode auf YSZ. Das Platin auf dem YSZ(111)-Einkristall ist (111)-orientiert aufgewachsen. Durch die gleichmäßge Entnetzung hat die Elektrode eine sehr große, leicht bestimmbare und, durch Variation der Herstellungsparameter, leicht veränderbare Länge der Dreiphasengrenze. Mit etwas Phantasie lassen sich Smiley-artige Strukturen erkennen. Bild eingereicht von H.Pöpke

Juni 2010

Im rechten Teil Bild ist eine optische Aufnahme einer Probenoberfläche zu sehen. Im linken Teil des Bildes sind übereinander drei SIMS Image-Aufnahmen (500 µm X 500 µm Fläche) desselben Bereichs zu sehen. Dunkle Bereiche (rot bis schwarz) in den Bildern der linken Spalte stehen für geringere Signalintensitäten, helle Bereiche (gelb bis weiß) für hohe Signalintensitäten. Die Oberflächenstrukturen, die auch im Totalionenbild (linke Spalte ganz unten, TI) zu sehen sind, können verschiedenen Elementen zu geordnet werden. Die Verteilung von Strontium (Sr) und Magnesium (Mg) zeigt deutlich die vorliegenden Oberflächenstrukturen. Bild eingereicht von S. Steinmüller

Juli 2010

Elektrolyte basierend auf ionischen Flüssigkeiten für Lithium-Ionen Batterien sind von großem Interesse auf Grund der hohen Sicherheit durch einen meist sehr kleinen Dampfdruck. Um ionische Flüssigkeiten in Elektrolyten verwenden zu können, muss allerdings ihre Leitfähigkeit, besonders die Lithium-Ionenleitfähigkeit verbessert werden. Als Teil eines Projektes, dass die Entwicklung leistungsstarker Elektrolyte zum Ziel hat, wird zunächst die Leitfähigkeit der reinen ionischen Flüssigkeit mit unterschiedlichen Leitsalz-Konzentrationen untersucht. Die Abbildung zeigt Arrhenius-Grafiken von 1-Ethyl-3-methylimidazolium-bis(trifluoromethylsulfonyl)imid mit unterschiedlichen Konzentrationen an Lithium-bis(trifluoromethylsulfonyl)imid als Leitsalz. Die Abweichung vom linearen Verhalten ist typisch für flüssige Elektrolyte und wird oft durch das Vogel-Fulcher-Tammann Gesetz beschrieben. Mit steigender LiTFSI-Konzentration nimmt die Viskosität zu, was sich in einer stärkeren Krümmung der Linien bemerkbar macht. Bild eingereicht von N. Krawczyk

August 2010

Materialien mit definierter Porosität können über sogenanntes Templatieren hergestellt werden. Links zu sehen ist die Aufnahme eines SiO2-Materials (SiO2), bestehend aus zusammenhängenden kugelförmigen Partikeln. Ein Kohlenstoffreplikat (C) dieser Struktur erhält man dann wie folgt: (1) Infiltration des SiO2 Materials mit einem Kohlenstoffprecursor (z.B. Zuckerlösung), (2) Karbonisierung und (3) Entfernung des SiO2-Templats. Die Porengröße des Kohlenstoffreplikats entspricht der Partikelgröße des SiO2-Templats. Wird dieses Verfahren auf Nanometerebene durchgeführt, spricht man auch von Nanocasting. Bild eingereicht durch B. Jache udn P. Adelhelm

September 2010

Die REM-Bilder zeigen mikrostrukturierte Platinelektroden auf Yttrium-stabilisierten Zirconiumdioxid (YSZ)-Substraten. Durch die Topographie der Elektrode (und die Materialunterschiede) erscheint das Platin hellgrau und das YSZ dunkelgrau. Mit Hilfe der Fotolithographie ist es möglich, auch aus Platin verschieden strukturierte Elektroden mit charakteristischen Längen im Mikrometerbereich herzustellen. Zuerst wird aus Fotolack ein Negativ der gewünschten Struktur auf dem YSZ-Substrat erzeugt. Nachfolgend wird mittels gepulster Laserablation (PLD) die Zelle mit Platin beschichtet und anschließend von dem Fotolack befreit. Im Falle von Platin/YSZ-Elektroden dient die Strukturierung der Herstellung einer definierten Dreiphasengrenzlänge, um anhand von elektrochemischen Messungen ein besseres Verständnis der Sauerstoffeinbau- bzw. -ausbaukinetik zu erreichen. Bild eingereicht von J. Neumeier und C. Bachmann

Oktober 2010

Im Rahmen der Elektrochemie-Tagung „Electrochemistry 2010: From Microscopic Understanding to Global Impact“ in Bochum wurde das Poster "In-Situ Electrochemical Deposition of Metals in a High Resolution Scanning Electron Microscope" von Dipl. Chem. Rabea Dippel mit einen der drei Metrohm Autolab Poster Preise ausgezeichnet. Die Fa. Metrohm vergibt alle zwei Jahre auf der deutschen Elektrochemie-Tagung (GDCh, DBG, Dechema u.a.) hoch dotierte Posterpreise für die jeweils besten wissenschaftlichen Poster. Frau Dippel (2. von links im Bild) untersucht im Rahmen ihrer Doktorarbeit die Abscheidung von Lithium auf verschiedenen Ionenleitern, u.a. auch mit Hilfe eines Mikromessaufbaus in einem hochauflösenden Rasterelektronenmikroskop. Bild eingereicht von K. Sann

November 2010

Mittels Sekundärionenmassenspektrometrie (SIMS) wurde in-situ die Ionendiffusion von Lanthanstrontiummanganoxid (LSM), das als Kathodenmaterial in Hochtemperaturbrennstoffzellen (SOFCs) zum Einsatz kommt, in Abhängigkeit des anliegenden Potentials lateral aufgelöst untersucht. Die Ionen Mangan, Strontium und Lanthan des LSMs zeigen dabei eine spannungsabhängige Segregation hin zum bzw. fort vom Elektrolytmaterial Yttrium-stabilisiertes Zirkoniumoxid (YSZ), wie in der oben stehenden Abbildung anhand der Sekundärionenbilder am Beispiel des Mangans zu sehen ist. Je heller die Farbe, desto höher die Intensität des betrachteten Ions im betreffenden Bereich. Die während der Experimente angelegten Spannungen sowie die Polarisationsdauer sind jeweils in den Pfeilen oberhalb der Sekundärionenbilder dargestellt. Diese in-situ Experimente tragen während des Brennstoffzellenbetriebs zur Klärung des Sauerstoffreaktionsmechanismus bei. Bild eingereicht von M. Falk

Dezember 2010

Cerdioxid (CeO2) ist bei hohen Temperaturen ein gemischter elektrischer Leiter, wobei ionische und elektronische Leitfähigkeit nebeneinander vorliegen. Der ionische Ladungstransport findet über positiv geladene Sauerstoffleerstellen statt. Der elektronische Ladungstransport wird durch Elektronen gewährleistet, die polaronischen Charakter besitzen. Die Abbildung zeigt ein typisches Impedanzspektrum von Cerdioxid-Einkristallen, gemessen an Luft. Das Ersatzschaltbild entspricht einem parallelen RC-Glied, wobei R dem Widerstand des Volumentransports und C der geometrischen Kapazität der Probe zugeordnet werden können. Mit steigender Temperatur werden die Halbkreise kleiner, der Widerstand nimmt ab. Der Ladungstransport ist mit einer Aktivierungsenergie behaftet und zeigt daher eine exponentielle Abhängigkeit von der Temperatur. Cerdioxid-basierte Materialien finden Anwendung in der heterogenen Katalyse, der Sensorik und in SOFCs. Bild eingereicht von J.-P. Eufinger

Ag Janek Stand Sommer 2010