Jan Peter Toennies Physik-Preis

Der diesjährige Jan-Peter-Toennies Preis in Höhe von 1000 Euro wird an Frau Dr. Stephanie Mildner verliehen. Das übergeordnete Thema der Doktorarbeit von Frau Dr. Mildner war die katalytische Wasserspaltung 2H2O 2H2+O2 an perowskitischen Manganoxid-Katalysatoren. Bei der katalyti-schen Wasserspaltung wird mit Hilfe von Licht- bzw. elektrischer Energie molekularer Wasserstoff aus Wasser gewonnen. Derartige Energiekonversionsprozesse sind von hohem Interesse bei der Entwicklung erneuerbarer Energien und chemischer Energiespeicher. Ihre Effizienz wird maßgeb-lich durch die Aktivität und Korrosionsstabilität des Katalysators bestimmt. Der Einfluss der Eigenschaften des Perowskitkatalysators darauf steht im Fokus der aktuellen Forschung zur katalytischen Wasserspaltung.
Kern der Dissertation von Frau Dr. Mildner sind Pionierexperimente mittels des Environmental Transmissions Elektronenmikroskopes (ETEM) zur Untersuchung der mikroskopischen Prozesse an der aktiven Katalysatoroberfläche. Diese Methode erlaubt es, strukturelle, chemische sowie elektronische Veränderungen des Katalysators in Kontakt mit Wasser auf atomarer Skala zu verfolgen und somit Formierungs- und Korrosionsprozesse zu identifizieren bzw. voneinander zu unterscheiden.
Ihre Experimente haben zum einen gezeigt, dass der Elektronenstrahl im ETEM ein elektrisches Potential im Katalysator induziert, welches die Wasserspaltungsreaktion aktiviert. Die dabei ablau-fende O2-Entwicklung konnte mit Hilfe einer Opfersubstanz im ETEM sichtbar gemacht und somit katalytisch aktive Bereiche auf der Perowskitoberfläche identifiziert werden. Des Weiteren konnte Dr. Mildner zeigen, dass der katalytisch aktive Zustand sowohl die Bildung als auch die Ausheilung von Sauerstoffleerstellen im Perowskitkatalysator involviert, wobei das Gleichgewicht beider Prozesse die katalytische Aktivität und auch die Korrosionsstabilität beeinflusst. Die Arbeit wurde von Prof. Dr. Christian Jooß vom Institut für Materialphysik der Universität Göttingen betreut und von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen des SFB 602 (Projekt A20) und des SFB 1073 (Projekte B02 und C02) gefördert.