Garmroudi's Forschungsaufenthalt

Der Lions Förderpreis ermöglichte Fabian Garmroudi die Finanzierung eines einmonatigen Forschungsaufenthalts am National Institute for Materials Science, einem der größten Forschungszentren Japans, welches sich in Tsukuba, einer mittelgroßen Universitätsstadt in der Präfektur Ibaraki befindet. Der Preisträger besuchte dabei die Forschungsgruppe von Prof. Mori, einem der weltweitführenden Experten im Bereich Thermoelektrika, welcher bereits davor gut vernetzt mit den Forschenden der TU Wien war.

Garmroudi versucht im Rahmen seiner Forschungsarbeit die Effizienz, oder genauer gesagt, den sogenannten Gütefaktor für Thermoelektrika (zT-Wert) in Heusler-Legierungen basierend auf den Elementen Eisen, Vanadium und Aluminum zu verbessern. Diese Materialien könnten attraktiv für eine Reihe technologischer Anwendungen sein, welche etwa Abwärme im Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und etwa 100 °C in „grünen“ elektrischen Strom rückgewinnen oder für die Kühlung mittels des so-genannten Peltier-Effekts.  Dafür ist es allerdings notwendig den eben besagten zT-Wert zu steigern. Ein großer zT-Wert ergibt sich aus einem großen Seebeck-Koeffizienten und einer großen elektrischen Leitfähigkeit, aber einer kleinen Wärmeleitfähigkeit. Diese drei physikalischen Parameter zu optimieren, sodass der zT-Wert steigt, ist allerdings ein äußerst schwieriges Unterfangen, da all diese Größen miteinander verknüpft sind. „Dreht man an einer Schraube, lockert sich dabei auch die andere“, schildert Garmroudi das multidimensionale Optimierungsproblem in thermoelektrischen Materialien.

Während das derzeitige Spitzenmaterial Wismuttellurid, welches bereits in den 1950er entdeckt wurde und bereits am Markt erhältlich ist, allerdings noch deutlich effizienter ist (ca. dreimal so großer zT-Wert) bringen Heusler-Verbindungen vor allem durch ihre Kosteneffizienz sowie guten mechanischen Eigenschaften diverse Vorteile. Garmroudi beschäftigte sich in Japan damit gezielt die Struktur der Heusler-Materialien auf Mikro- und Nano-Skala zu beeinflussen und gezielt zu verändern, um somit die vergleichsweise hohe Wärmeleitfähigkeit dieser Materialien zu reduzieren, ohne dabei an elektrischer Leitfähigkeit einzubüßen. „Dank ausgezeichneter Laborausstattung sowie guter Zusammenarbeit mit Mitgliedern der Mori-Gruppe konnten wir hier große Erfolge erzielen. Außerdem durfte ich auch viele neue Leute kennen lernen und Freundschaften schließen“, erzählt Garmroudi. Der Jungwissenschaftler plant seine Ergebnisse, welche mit Hilfe des Lions Förderpreises erlangt wurden, demnächst in renommierten Fachzeitschriften zu publizieren.