Hans-Peter Steinrück

Prof. Dr. Hans-Peter Steinrück

Prof. Dr. Hans-Peter Steinrück

Prof. Dr. Hans-Peter Steinrück (Bild: Leopoldina / Markus Scholz)

Sekretariat

  • Andrea Meixner-Wolf / Susana Kreß

 

Forschungsschwerpunkt

Wissenschaftlicher Hintergrund

Oberflächen bilden die äußere Grenze jeder kondensierten Materie. Sie dominieren die Wechselwirkung mit der Umwelt und spielen eine Schlüsselrolle in zahlreichen natürlichen und technologischen Prozessen: angefangen von der heterogenen Katalyse, über die Sensorik und Nanotechnologie bis hin zu modernen Materialwissenschaften. Unsere Aktivitäten konzentrieren sich auf den Bereich der Oberflächen- und Grenzflächenforschung mit folgenden Forschungsschwerpunkten:

  1. Entwicklung neuer Materialien mit neuartigen elektronischen, geometrischen und chemischen Eigenschaften
  2. Untersuchung der Elementarschritte von Oberflächenreaktionen
  3. Entwicklung und Bau komplexer Forschungsgeräte

Die Untersuchungen zielen auf ein grundlegendes physikalisches und chemisches Verständnis der für Oberflächenreaktionen relevanten Mechanismen und Prozesse – auf atomarer Ebene. Hierfür wird eine Vielzahl modernster experimenteller Techniken angewandt, u. a. Photoelektronenspektroskopie mit Synchrotronstrahlung, Rasterelektronen- und Rastertunnelmikroskopie sowie Molekularstrahlverfahren.

Highlights der Forschung

Die Aktivitäten umfassen etliche Forschungsbereiche, u. a. folgende Schwerpunkte (Highlights): Bei der „Oberflächenforschung mit Porphyrinen“ wird besondere Aufmerksamkeit auf die Synthese von Metalloporphyrinen durch direkte in-situ-Metallierung adsorbierter freier Porphyrin-Moleküle auf Oberflächen, die Bildung supramolekularer Netzwerke, die intramolekulare Konformation der Porphyrine, die elektronische Wechselwirkung mit der darunterliegenden Metalloberfläche (Substrat) und die Adsorption kleiner Moleküle an den Metallzentren gelegt. Die „Oberflächenforschung mit Ionischen Flüssigkeiten“ befasst sich mit der systematischen Untersuchung ihrer Oberflächenzusammensetzung, Anreicherungseffekten und der chemischen Reaktivität gelöster Übergangsmetallkomplexe. Bei der „Chemischen Modifizierung von Graphen auf Trägermaterialien“ werden verschiedene Synthesestrategien untersucht, um gezielt bestimmte Eigenschaften zu erreichen. Unsere „In-situ-Untersuchungen von Oberflächenreaktionen“ konzentrieren sich auf die Aufklärung von Oberflächenprozessen in-situ in Zeitskalen bis zu 1 Sekunde durch hochauflösende XPS. Mittels „‚Hochdruck‘ XPS“ bei Drücken bis zu 1 mbar, also im Bereich des so genannten „pressure gap“, wollen wir die Lücke zwischen klassischen UHV-Experimenten an Modellsystemen und den tatsächlichen Bedingungen bei realen Katalysen schließen. Die „Elektronenstrahlinduzierte Abscheidung (EBID)“ von Precursormolekülen ermöglicht die Herstellung hochreiner Metall- und Oxid-Nanostrukturen beliebiger Form. Bei „Ultradünnen Metall- und Oxidschichten sowie Legierungen“ geht es schließlich um die Herstellung solcher Strukturen und die systematische Änderung ihrer elektronischen, geometrischen und chemischen Eigenschaften.