© Pierluigi Bilotto

Die Vision dieses Bereichs ist es, Materialien und Grenzflächen im Nanobereich so anzupassen, dass nachhaltige und multifunktionale Lösungen entstehen. Insbesondere interessieren wir uns dafür, wie Eigenschaften im Nanobereich den Makrobereich beeinflussen, beispielsweise in Bezug auf tribologische Eigenschaften. Zweidimensionale Materialien wie MXene sind ideale Modellsysteme für diese multiskalige Untersuchung. Wir verwenden fortschrittliche Techniken, um tribologische Mechanismen auf der Nanoskala (z. B. Rasterkraftmikroskopie), der Mesoskala (z. B. Oberflächenkraftmessgerät) und der Makroskala (z. B. Tribometer) zu beschreiben, und vergleichen die Ergebnisse mit Kollegen, die an Simulationen (auf atomarer Skala) arbeiten. Darüber hinaus werden fortschrittliche Oberflächenanalysen (Transmissionselektronenmikroskopie, Raman, Niedrigenergie-Ionenstreuung, Röntgenuntersuchungen) zur Durchführung tribochemischer Studien eingesetzt. Schließlich umfasst das Materialdesign Strategien zur Bewältigung von Nachhaltigkeitsherausforderungen (z. B. nachhaltige Synthese von 2D-Materialien) durch die Erforschung komplexer Phänomene, die an Feststoff/Flüssigkeits-Grenzflächen stattfinden (z. B. blasenunterstützte elektrochemische Synthese).

Das Bild zeigt Beispiele für Forschungsaktivitäten in diesem Bereich. Grüner Bereich: neuartige nachhaltige Synthesemethoden wie blasenunterstützte Elektrochemie. Roter Bereich: Tribochemische Untersuchung von Verschleißspuren. Das Bild zeigt TEM-Aufnahmen, die die kristallographischen Eigenschaften des Tribofilms zeigen, die Elementzusammensetzung während des Sputterns, aufgezeigt durch LEIS, und die Elementzusammensetzung einer Tribofilm-Lamelle, aufgezeigt durch TEM-EDS. Grauer Bereich: Makro- bis Meso- bis Nanomechanik, wobei wir darauf abzielen, die tribologische Leistung im Makrobereich mit atomistischem Verständnis zu verknüpfen. Als Beispiel sind laterale und normale Kraftkarten dargestellt, die mit AFM und Bildgebung einer einzelnen Flocke aufgenommen wurden.