Wir sind ständig von Luft umgeben und die Luft interagiert ständig mit allem, was sie berührt. Luft hat eine hohe oxidative Kapazität und kann dadurch Materialien, die ihr ausgesetzt sind, chemisch verändern. Gleichzeitig können Materialien Prozesse in der Luft beeinflussen.

Unsere Forschungsgruppe konzentriert sich auf diese Wechselwirkungen zwischen Materialien und der Atmosphäre. Dazu gehören:

  1. Die Alterung von Materialien im Kontakt mit der Atmosphäre
  2. Die Eisbildung durch eisnukleierende Materialien
  3. Alterung von Materialemissionen in der Atmosphäre und ihre anschließende Bildung von Aerosolen
  4. Physiko-chemische Charakterisierung von Materialien, Aerosolen und atmosphärischen Spurengasen

Was machen wir genau?

Wir leiten ein Christian-Doppler-Labor zur chemischen Analyse von bituminösen Materialien. Bitumen ist ein Erdölprodukt mit hoher Viskosität und wird als Asphaltbinder oder für Dachbahnen verwendet. Wir untersuchen, wie Bitumen chemisch altert und wie dies die Struktur und Lebensdauer von Bitumenprodukten wie Straßen beeinflusst. In einem von der Volkswagen Stiftung finanzierten Projekt untersuchen wir, wie Holzmaterialien dem Bitumen hinzugefügt werden können, um in Zukunft Erdölprodukte zu ersetzen. Ebenso sind wir Teil eines weiteren Christian Doppler Labors, das Holzverbundstoffe erforscht.

Wir haben laufende Projekte zur Eisnukleation von Bioaerosolen: Eis in der Atmosphäre bildet sich nicht bei 0 °C. Ohne ein eisnukleierendes Keimmaterial würden Wassertropfen erst bei -38 °C gefrieren. Bioaerosole, z.B. Pollen oder Bakterien, können Eis bei wesentlich höheren Temperaturen nukleieren, wodurch das Gefrieren von Wolken und damit deren Niederschlagswahrscheinlichkeit und Lebensdauer beeinflusst wird. Wir untersuchen, wie sich Eis bildet und versuchen herauszufinden, warum einige Materialien gute Eisnukleatoren sind und andere nicht.

In unserer Gruppe ist eine Vienna Research Group for YOunG Investigators integriert, die versucht zu klären, wie die gasförmigen Emissionen verschiedener städtischer Materialien (Ausgasen von  z.B. Asphalt, Farben, Körperpflegeprodukte) in der Atmosphäre altern. Die Oxidation kann den Dampfdruck der Gase drastisch senken, wodurch diese Emissionen zur Bildung neuer Aerosole in der Atmosphäre beitragen können: Dies beeinflusst dann die städtische Luftqualität und den Klima-Fußabdruck einer Stadt.

In unserer Gruppe verwenden wir eine Vielzahl von Analysetechniken, wobei der Schwerpunkt auf der Spektroskopie zur chemischen Charakterisierung von Materialien liegt. Wir verwenden Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie, einschließlich ATR und Matrix-Isolationsaufbauten, sowie die Raman-Spektroskopie zur Bestimmung der chemischen Funktionalisierung von Materialien. Fluoreszenzspektroskopie und -mikroskopie werden zur Untersuchung von Bioaerosolen und eisnukleierenden Partikeln eingesetzt. Für die Charakterisierung neu gebildeter Aerosole haben wir ein chemisches Ionisations-Atmosphärendruck-Interface -Orbitrap-Massenspektrometer zur Messungung oxidierter gasförmiger Moleküle und ein elektrisches Mobilitätsspektrometer zur Größenmessungen von Aerosolen zur Verfügung.

Interessiert?

Wir haben stets BSc- und MSc-Themen zur Verfügung. Einfach melden!

Aktuell bieten wir eine Doktorandenstelle in der neu gegründeten Vienna Research Group, eine Doktorandenstelle zur Alterung von Bitumenmaterialien in unserem CD-Labor und eine Doktorandenstelle zur Untersuchung von Holzmaterialen als Bitumenersatz an.

Ausgewählte Publikationen

Lubna Dada, Dominik Stolzenburg et al., Role of sesquiterpenes in biogenic new particle formation, Sci. Adv. 9, eadi5297, https://doi.org/10.1126/sciadv.adi5297, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster, 2023

Stefan Werkovitz et al., The impact of field ageing on molecular structure and chemistry of bitumen, Fuel 343, 127904, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster.127904, 2023

Teresa Seifried, Florian Reyzek et al., Scots Pines (Pinus sylvestris) as Sources of Biological Ice-Nucleating Macromolecules (INMs), Atmosphere 14(2), 266, https://doi.org/10.3390/atmos14020266, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster, 2023

Dennis F. Dinu et al., Increase of Radiative Forcing through Midinfrared Absorption by Stable CO2 Dimers?, J. Phys. Chem. A 126(19), 2966-2975, https://doi.org/10.1021/acs.jpca.2c00857, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster, 2022

Ayse Koyun et al., Rheological, spectroscopic and microscopic assessment of asphalt binder ageing, Road Materials and Pavement Design 23(1), 80-97, https://doi.org/10.1080/14680629.2020.1820891, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster, 2020

Hinrich Grothe und sein Team auf einer Treppe