Magneto-Elektrochemie
Am Lehrstuhl für Analytische Chemie II untersuchen wir die verschiedenen Interaktionen zwischen Magnetfeldern und elektrochemischen Reaktionen. Die Überlagerung eines externen Magnetfeldes beeinflusst verschiedene Parameter einer elektrochemischen Reaktion und kann deren Eigenschaften und Verlauf signifikant verändern. Die Ursachen dafür und die daraus bspw. für die Herstellung funktionaler, strukturierter Oberflächen oder für die Elektrokatalyse resultierenden Möglichkeiten, untersuchen wir aktuell.
Magnetfeld-Kontrollierte Elektroabscheidung
Durch ein während der elektrochemischen Abscheidung von Metallen von außen angelegtes Magnetfeld, kann der Massentransport der Metallionen zur Elektrodenoberfläche so beeinflusst werden, dass Strukturen auf der Elektrodenoberfläche abgeschieden werden, welche in ihrer räumlichen oder strukturellen Zusammensetzung variieren. So ermöglicht der Einsatz von strukturierten Magnetfeldern die Abscheidung von Strukturen im Milli- und Mikrometerbereich, ohne dass ein physisches Template in die oft korrosive Elektrolytlösung eingebacht werden muss.
Template-Kontrollierte Elektroabscheidung
Durch gezielte elektrochemische Oxidation von Aluminium lassen sich hoch symmetrische, bienenwabenähnliche Aluminiumoxid Strukturen (AAO) mit Poren im Nanometerbereich synthetisieren. Mithilfe von elektrochemischer Abscheidung können die so hergestellten Poren mit diversen Metallen gefüllt werden, was nach der selektiven Auflösung der Aluminiumoxid Matrix zu Nanodraht- und Nanotube-Arrays führt.
Die so hergestellten Nanostrukturen besitzen ein großes Potential für mögliche Anwendungen in der Katalyse und für die Entwicklung von High-Tech Geräten. Darüber hinaus bieten die einzigartigen magnetischen Eigenschaften von Nanostrukturen die Möglichkeit neue magnetoelektrochemische Anwendungen und Effekte zu erforschen.
Quantitative Analyse und numerische Simulation
Mithilfe von finite Element Simulationen können u.a. magnetoelektrochemische Effekte vorhergesagt und grafisch visualisiert werden. Das Verhalten von Materialien und Strukturen unter dem Einfluss von magnetischen Feldern wird modelliert und kann somit genutzt werden um experimentell beobachtete Ergebnisse besser zu verstehen. Zusätzlich können durch theoretische Simulationen magnetoelektrochemische Effekte besser verstanden werden um auf Basis der erhaltenen Wirkungsmechanismen Experimente so zu gestalten, dass die gewünschte Funktionalität eines Materials, bspw. durch eine chemische und physische Strukturierung der Oberfläche gezielt eingestellt werden kann.
