Forschungsbericht 2024

Material- und Röntgenphysik M-2

Leitung: Huber, Patrick
Oberingenieur: Busch, Mark

Institut auf TORE
Institutswebsite

The institute was newly founded in 2020. Previous publications and projects can be found in Institute of Materials Physics and Technology M-22.

Our research group at Technische Universität Hamburg TUHH and the Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY engages in fundamental experimental research in condensed-matter physics and on novel functional materials. We explore experimentally the multiscale interplay of structure, dynamics and function of matter. We profit from the vivid and inspiring Natural and Materials Science environment of the Hamburg metropolitan area, encompassing Hamburg University (UHH), the Helmholtz-Zentrum Geesthacht for Coastal and Materials Research (HZG), and the European X-Ray Free Electron Laser (XFEL). We are a member of the Center for Intergrated Multiscale Materials Systems CIMMS, the Centre for Advanced Materials (ZHM Hamburg) and of the Collaborative Research Initiative SFB 986 “Tailor-Made Multi-Scale Materials Systems M³”. Our research projects focus on how condensed matter behaves in extreme spatial confinement, most prominently in nanoporous media, and on how to employ this fundamental knowledge for the design of advanced materials.

Publikationen

• Synthesis, nanocrystalline morphology, lattice dynamics and nonlinear optics of mesoporous SiO2&LiNbO3 nanocomposite - Journal Article
  Shchur, Yaroslav; El Karout, Houda; Sahraoui, Bouchta; Andrushchak, Anatoliy; Beltramo, Guillermo; Pustovyi, Denys; Vitusevich, Svetlana; Huber, Patrick; Kityk, Andriy V.
  Scientific Reports 14 (1): 24237 (2024)
  Open Access | Publisher DOI
  
  
• Deformation dynamics of nanopores upon water imbibition - Journal Article
  Sanchez Calzado, Juan; Dammann, Lars; Gallardo Domínguez, Laura; Li, Zhuoqing; Fröba, Michael; Meißner, Robert; Stone, Howard A.; Huber, Patrick
  Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 121 (38): e2318386121 (2024)
  Open Access | Publisher DOI
  
  
• Wafer-scale fabrication of mesoporous silicon functionalized with electrically conductive polymers - Journal Article
  May, Manfred; Boderius, Mathis; Gostkowska-Lekner, Natalia; Busch, Mark; Habicht, Klaus; Hofmann, Tommy; Huber, Patrick
  Microporous and Mesoporous Materials 376: 113181 (2024)
  Open Access | Publisher DOI
  
  
• Self-assembly of ionic superdiscs in nanopores - Journal Article
  Li, Zhuoqing; Raab, Aileen Rebecca; Kolmangadi, Mohamed A.; Busch, Mark; Grunwald, Marco André; Demel, Felix; Bertram, Florian; Kityk, Andriy V.; Schönhals, Andreas; Laschat, Sabine; Huber, Patrick
  ACS Nano 18 (22): 14414-14426 (2024)
  Open Access | Publisher DOI
  
  
• Surface acoustic wave induced transport and strain phenomena in van der Waals materials - Review Article
  Zhao, Pai; Sharma, Chithra H.; Tiemann, Lars; Blick, Robert H.
  Journal of Physics D: Applied Physics 57 (30): 303001 (2024-05-07)
  Open Access | Publisher DOI
  
  
• A Mott-Schottky analysis of mesoporous silicon in aqueous electrolyte solution by electrochemical impedance spectroscopy - Journal Article
  Brinker, Manuel; Huber, Patrick
  Electrochimica Acta 483: 144038 (2024)
  Publisher DOI
  
  
• On the applicability of the Maxwell Garnett effective medium model to media with a high density of cylindrical pores - Journal Article
  Brandt, Julia; Dittrich, Guido; Thelen, Marc; Renner, Hagen; Huber, Patrick; Eich, Manfred; Petrov, Alexander
  Optical Materials Express 14 (4): 871-879 (2024)
  Open Access | Publisher DOI
  
  
• Morphology of nanoporous glass : stochastic 3D modeling, stereology and the influence of pore width - Journal Article
  Neumann, Matthias; Gräfensteiner, Philipp; Santos de Oliveira, Cristine; De Souza E Silva, Juliana Martins; Koppka, Sharon; Enke, Dirk; Huber, Patrick; Schmidt, Volker
  Physical Review Materials 8 (4): 045605 (2024)
  Open Access | Publisher DOI
  
  
• Polymeric liquids in mesoporous photonic structures: from precursor film spreading to imbibition dynamics at the nanoscale - Journal Article
  Dittrich, Guido; Cencha, Luisa G.; Steinhart, Martin; Wehrspohn, Ralf B.; Berli, Claudio L. A.; Urteaga, Raul; Huber, Patrick
  Journal of Chemical Physics 160 (6): 064903 (2024)
  Open Access | Publisher DOI
  
  
• Mapping the nanoscale elastic property modulations of polypyrrole thin films in liquid electrolyte with EC-AFM - Journal Article
  Meinhardt, Alexander; Lakner, Pirmin; Huber, Patrick; Keller, Thomas F.
  Nanoscale Advances 6 (1): 102-110 (2024)
  Open Access | Publisher DOI
  
  

Forschungsdaten

• Deformation Dynamics of Nanopores upon Water imbibition: Optical, Gravimetric and Dilatometry experiments. - Experimental Data
  Sanchez Calzado, Juan
  Open Access
  
  
• An Electrochemical Impedance Spectroscopy Study of Mesoporous Silicon in Aqueous Electrolyte Solution - Experimental Data
  Brinker, Manuel; Huber, Patrick
  Open Access
  
  
• Wafer-scale fabrication of mesoporous silicon functionalized with electrically conductive polymers - Experimental Data
  May, Manfred; Boderius, Mathis; Gostkowska-Lekner, Natalia; Busch, Mark; Habicht, Klaus; Hofmann, Tommy; Huber, Patrick
  Open Access
  
  

Projekte

• Nanoporöse Silizium-Elastomer Hybride: Von der flüssigkristallinen Funktionalisierung zu einer einstellbaren Elastizität untersucht mit Laser Ultraschall
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2024-2027
  Projektleitung: Huber, Patrick
  
  
• 2D-Metamaterial - Hyperuniformes poröses anodisches Aluminiumioxid: ein 2D-Metamaterial mit verbesserten mechanischen Eigenschaften als Plattform für Zweischichtkomposit-Aktuatoren
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2024-2027
  Projektleitung: Huber, Patrick
  
  
• Effekt von nanoporösem Confinement auf das Phasenverhalten wässriger Lösungen
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2024-2027
  Projektleitung: Huber, Patrick
  
  
• SFB 1615 - Teilprojekt A03: Oberflächenfunktionalisierte nanoporöse Feststoffe: Auf dem Weg zu reaktionsfähigen Materialien für SMARTe Reaktoren mit einstellbarer Flüssigkeitsadsorption, einstellbarem Transport und molekularer Wasserstoffsensorik
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2023-2027
  Projektleitung: Mameka, Nadiia; Huber, Patrick
  Mitarbeitende: Busch, Mark; Gallardo Domínguez, Laura; Alkazaz, Niclas-Philipp
  
  
• SITCOM - Probenumgebung für Röntgenanalytik am Experimentierplatz P62 an PETRA III (DESY) zur Untersuchung der Modifikation von räumlich beschränkter Materie unter dem Einfluss von externen Stimuli. Teilprojekt 2
  Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF); Laufzeit 2022-2025
  Projektleitung: Huber, Patrick
  
  
• Wässrige Elektrolyte in nanoporösen Medien: Struktur, Dynamik und elektrochemomechanische Aktuation
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2022-2025
  Projektleitung: Huber, Patrick
  
  
• RFA18 - EXC 2176: Schriftartefakte verstehen: Material, Interaktion und Transmission in Manuskriptkulturen
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2022-2025
  Projektleitung: Huber, Patrick
  Co-Projektleitung: Gallardo Domínguez, Laura
  
  
• AOM - I³-Projekt - Adaptive optical material based on water condensation in nanoporous structures
  Technische Universität Hamburg; Laufzeit 2022-2024
  Projektleitung: Petrov, Alexander; Huber, Patrick
  
  
• EHAWEDRY - Energy harvesting via wetting/drying cycles with nanoporous electrodes
  European Commission; Laufzeit 2021-2025
  Projektleitung: Huber, Patrick
  
  
• Ionische Flüssigkristalle in Nanoporösen Festkörpern: Selbstorganisation, molekulare Mobilität und elektro-optische Funktionalität
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2020-2024
  Projektleitung: Huber, Patrick
  
  
• Nanoporen - Kontrolle der besonderen Eigenschaften von Wasser in Nanoporen
  Behörde für Wissenschaft, Forschung und Gleichstellung; Laufzeit 2020-2024
  Projektleitung: Huber, Patrick
  
  
• SFB 986: Teilprojekt C10 - Photonische Metamaterialien mit anpassbarer und schaltbarer Anisotropie durch Funktionalisierung von porösen Festkörpern mit Flüssigkristallen
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2020-2024
  Projektleitung: Huber, Patrick
  
  
• Dynamische Elektrobenetzung an Nanoporösen Oberflächen: Schaltbare Tropfenspreitung, Imbition und Elastokapillarität
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2020-2024
  Projektleitung: Huber, Patrick
  
  
• GRK 2462: Teilprojekt B1 Selbstdiffusion und Transport von molekularen Flüssigkeiten in granularen Packungen aus mesoporösen Silikat- und Aerogel-Pulvern
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2019-2025
  Projektleitung: Huber, Patrick; Meißner, Robert
  
  
• SFB 986: Teilprojekt B07 - Polymere in grenzflächenbestimmten Geometrien: Struktur, Dynamik und Funktion an planaren und in porösen Hybridsystemen
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2012-2024
  Projektleitung: Huber, Patrick
  
  

Großgeräte

• Dilatometer Linseis Messgeräte vertikales Dilatometer L75VS upside-down
  Hersteller: Linseis Messgeräte GmbH
  DOI: 10.15480/882.13904
  DFG-Geräteklassifikation: 8650 -- Dilatometer
  
  
• Flächenröntgendetektor X-Spectrum LAMBDA 60k GaAs
  Hersteller: X-Spectrum GmbH
  DOI: 10.15480/882.13907
  DFG-Geräteklassifikation: 4010 -- Flächendetektor-Röntgen-Diffraktometer (CCD, PDS)
  
  
• Handschuhbox MBraun Spezial-Unilab 1950/950
  Hersteller: M. Braun Inertgas-Systeme GmbH
  DOI: 10.15480/882.13906
  DFG-Geräteklassifikation: 4670 -- Handschuhkästen, Schutzgasanlagen
  
  
• Kontaktwinkelmessgerät Krüss DSA100
  Hersteller: Krüss GmbH
  DOI: 10.15480/882.13900
  DFG-Geräteklassifikation: 8730 -- Winkelmessgeräte, Goniometer, Drehgeber
  
  
• Laser-Ultraschall Setup
  Hersteller: RECENDT Research Center
  DOI: 10.15480/882.13905
  DFG-Geräteklassifikation: 4120 -- Ultraschall-Materialprüfgeräte
  
  
• Mikromanipulator Kleindiek Nanotechnik MM3A
  Hersteller: Kleindiek Nanotechnik GmbH
  DOI: 10.15480/882.13903
  DFG-Geräteklassifikation: 4660 -- Mikromanipulatoren, Elektrodenziehgeräte, Mikroschmieden
  
  
  • Mikromanipulator Kleindiek Nanotechnik MM3A - Erweiterung: Mikroinjektionssystem Kleindiek Nanotechnik MIS-EM
    Hersteller: Kleindiek Nanotechnik GmbH
    DOI: 10.15480/882.13993
    DFG-Geräteklassifikation: 4660 -- Mikromanipulatoren, Elektrodenziehgeräte, Mikroschmieden
    
    
• Open-Flow Cooler Oxford Cryosystems Cobra Plus Non Liquid System
  Hersteller: Oxford Cryosystems Ltd.
  DOI: 10.15480/882.13899
  DFG-Geräteklassifikation: 8530 -- Cryogeneratoren, Cryocooler (mit geschlossenem Kreislauf)
  
  
• Rasterkraftmikroskop JPK Instruments NanoWizard AFM
  Hersteller: JPK Instruments AG
  DOI: 10.15480/882.13901
  DFG-Geräteklassifikation: 5091 -- Raster-Tunnel-, Rasterkraft-Mikroskope
  
  
• Sorptionsmessgerät Quantachrome Instruments autosorb iQ MP-XR
  Hersteller: Quantachrome GmbH
  DOI: 10.15480/882.13902
  DFG-Geräteklassifikation: 8690 -- Gasadsorptions- und Desorptions-Isothermen, Messgeräte (außer 1640)