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Eidg.Materialprüf.- u. Forschungsanstalt

Internationale Konferenz: Perowskite – Eigenschaften und mögliche Anwendungen -- Funktionsmaterialien aus dem Baukasten

Dübendorf (ots)

Vom 5. bis 7. September fand an der Empa in
Dübendorf eine internationale Konferenz zum Thema Perowskite statt. 
130 renommierte SpitzenforscherInnen aus 18 Nationen nahmen daran 
teil. Sie seien alle gekommen, die ExpertInnen der weltweiten 
Perowskite-Community, kommentierte ein Referent. Anlässlich ihres 
Jubiläumsjahres überreichte die Empa den «125 years of Empa Young 
Scientist Award».
Perowskite – eine Schatztruhe voller Möglichkeiten für die 
Materialforschung. Denn die keramischen Materialien mit einer 
speziellen Kristallstruktur besitzen eine erstaunliche Vielfalt an 
elektronischen und magnetischen Eigenschaften: selbst bei relativ 
hohen Temperaturen sind sie supraleitend, sie wandeln mechanischen 
Druck oder Wärme in Elektrizität, beschleunigen chemische Reaktionen 
und im Magnetfeld ändern sie drastisch ihren Widerstand. Damit aber 
nicht genug der Vorzüge. Die Materialeigenschaften von Perowskiten 
lassen sich ausserdem manipulieren. Dazu werden bestimmte Elemente 
im Kristallgitter ausgetauscht – wie in einem Baukasten. Das 
Ergebnis sind neuartige Funktionsmaterialien mit massgeschneiderten 
Charakteristiken.
Viele Frauen forschen an Perowskiten
Seit einigen Jahren ziehen Perowskite zunehmend die Aufmerksamkeit 
der Wissenschaft und der Industrie auf sich. Auch an der Empa 
arbeiten ForscherInnen daran, neue perowskitartige Materialien mit 
den gewünschten Funktionen und optimierten Eigenschaften zu 
synthetisieren. Um nun erstmals die weltweit vorhandene Kompetenz 
zusammenzubringen, lud die Empa gemeinsam mit anderen 
internationalen Organisationen WissenschaftlerInnen aus aller Welt 
zu einer Konferenz nach Dübendorf. Zahlreiche renommierte 
Fachgrössen, darunter aussergewöhnlich viele Frauen, konnten für 
Vorträge gewonnen werden. So z.B. Alexandra Navrotsky von der 
University of California in Davis und Martha Greenblatt von der 
Rutgers University in New Jersey. Beide erhielten im Jahr 2003 
Auszeichnungen für ihre richtungsweisenden Forschungsarbeiten an 
Perowskiten. Professor Greenblatt wurde mit der «Garvan–Olin Medal» 
geehrt, Professor Navrotsky nahm die «Benjamin Franklin Medal in 
Earth Sciences» entgegen, die auch als amerikanischer Nobelpreis 
interpretiert wird. Der hohe Frauenanteil war einer der Gründe, 
warum die Perowskite-Konferenz vom Schweizer Nationalfonds 
grosszügige Sponsorengelder erhielt.
Die Chamäleons der Materialien
Die Vorträge zeigten deutlich, dass Perowskite in der modernen 
Elektronik eine wichtige Rolle spielen. Sie werden in 
Computerspeichern eingesetzt, in Kondensatoren, Mikrowellengeräten, 
Druckmessern und in der High-speed Elektronik. In Japan gibt es 
bereits eine Magnetschwebebahn und elektrische Leitungen im 
Stadtnetz auf Basis supraleitender Perowskite. Die viel 
versprechenden Materialien finden zudem breite Anwendung in 
transparenten Keramiken, umweltfreundlichen Farbstoffen, 
Solarzellen, Abgaskatalysatoren oder Brennstoffzellen. Perowskite 
sind nahezu universell einsetzbar, da sich ihre 
Materialeigenschaften in weiten Grenzen variieren lassen. Aus diesem 
Grund werden sie als chemische Chamäleons bezeichnet. Die Beiträge 
der Forschenden hoben aber auch hervor, dass das Potential der 
Perowskite noch längst nicht ausgeschöpft ist. So ist zum Beispiel 
eine aktuelle Aufgabe der Forschung, die Zusammenhänge zwischen 
Kristallstruktur und elektronischem oder magnetischem Verhalten 
besser zu verstehen. Denn nur, wenn diese vollständig verstanden 
sind, lassen sich die Eigenschaften von Perowskiten systematisch und 
kontrolliert manipulieren und die Materialeigenschaften der 
Perowskite weiter optimieren. Ein weiteres wichtiges 
Forschungsgebiet – auch an der Empa – sind thermoelektrische 
Perowskite. Sie wandeln Wärme, zum Beispiel die Abwärme von 
Kehrrichtverbrennungsanlagen, direkt in Elektrizität. Die 
thermoelektrischen Energiewandler bieten somit einen attraktiven und 
nachhaltigen Weg, um den wachsenden Energiebedarf zu decken. Damit 
sie sich jedoch auf dem Markt durchsetzen können, müssen die 
Leistung gesteigert und die Herstellungskosten gesenkt werden. Ziel 
ist es daher, neue und kostengünstige Funktionsmaterialien auf Basis 
von Perowskiten zu entwickeln, die Wärme effizient in Elektrizität 
wandeln.
Preis für JungwissenschaftlerInnen
Anlässlich ihres Festjahres verlieh die Empa den einmaligen «125 
years of Empa Young Scientist Award» für hervorragende Arbeiten auf 
dem Gebiet der Peroswkite und entsprechende Beiträge an der 
Konferenz. Aus den Arbeiten der fünf FinalistInnen wurde jene von 
Lorenzo Malavasi, Universität di Pavia, Italien, über Effekte in 
geschichteten Manganiten beim Austausch von Atomen mit dem Preis 
gewürdigt. Die vier anderen JungforscherInnen kamen aus Brasilien, 
Indien, Rumänien und der Schweiz. Ein Finale, das der 
Internationalität der Konferenz in nichts nachstand. An der 
Konferenz traf sich praktisch die gesamte Perowskite-Community. Und 
doch war der Kreis mit 130 Teilnehmenden aus 18 Nationen in der 
richtigen Grösse, um aktuelle und wissenschaftlich bedeutende 
Forschungsergebnisse zu diskutierten, wie Alexandra Navrotzki 
feststellte: «...., right size to speak and discuss with each 
other».
Autorin
Bärbel Zierl, +41 44 823 49 09,  baerbel.zierl@empa.ch
Sabine Voser,  sabine.voser@empa.ch (für Text- und Bildfiles bitte
hier anfragen)
Kontakt
Anke Weidenkaff, Abt. Festkörperchemie und -analytik, +41 44 823
4067,  anke.weidenkaff@empa.ch
Einige Bilder zur Tagung sind erhältlich bei  sabine.voser@empa.ch
Grafik Perowskite Legende: Perowskite bestehen aus einem 
Übergangsmetall-Element (graue Kugeln; z.B. Titan, Kupfer, Nickel), 
das von sechs Sauerstoffatomen (rote Kugeln) umgeben ist. Im Zentrum 
befindet sich ein Erdalkalimetall oder ein Seltenerdmetall (violette 
Kugel; z.B. Calzium, Strontium, Lathan). Durch das Austauschen 
einiger dieser Elemente können ForscherInnen die 
Materialeigenschaften der Perowskite gezielt verändern und neuartige 
Funktionsmaterialien herstellen. Alternative: Perowskite weisen eine 
spezielle Kristallstruktur auf. Durch das Austauschen bestimmter 
Elemente können ForscherInnen die Materialeigenschaften der 
Perowskite gezielt verändern und neuartige Funktionsmaterialien 
herstellen.
Bild Diskussion Legende: Angeregte Diskussion – schon vor Beginn der 
Konferenz.
Bild Navrotsky Legende: Alexandra Navrotsky, Trägerin der Benjamin 
Franklin Medal in Earth Sciences.
Bild Greenblatt Legende: Martha Greenblatt, Professorin für 
Festkörperchemie an der Rutgers University in New Jersey, bei 
Besichtigungsrunde in der Poster-Session.
Bild Preisübergabe Legende: Lorenzo Malavasi nimmt den «125 years of 
Empa Young Scientist Award» aus den Händen von Louis Schlapbach, CEO 
der Empa, entgegen.

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