Forschungsbericht 2025

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

• Directed self-assembly of the organic semiconductor C8-BTBT-C8 in anodic aluminum oxide nanopores - Journal Article
  Li, Zhuoqing; Sentker, Kathrin; Brinker, Manuel; Lippmann, Milena; Seeck, Oliver H.; Kityk, Andriy V.; Ocko, Benjamin M.; Huber, Patrick
  ACS Applied Nano Materials 9 (1): 273–282 (2025)
  Publisher DOI
  
  
• Triboelectrification during non-wetting liquids intrusion–extrusion in hydrophobic nanoporous silicon monoliths - Journal Article
  Bartolomé, Luis; Verziaggi, Nicola; Brinker, Manuel; Amayuelas López Eder; Merchiori, Sebastiano; Arkan Mesude Zeliha; Eglītis, Raivis; Šutka, Andris; Chorążewski, Mirosław; Huber, Patrick; Meloni, Simone; Grosu, Yaroslav
  Nano Energy 146: 111488 (2025)
  Open Access | Publisher DOI
  
  
• Transition-metal azo Schiff base complexes: nonlinear optics across solutions, thin films and nanocomposites - Journal Article
  Waszkowska, Karolina; Busch, Mark; Slassi, Siham; Amine, Amina; El-Ghayoury, Abdelkrim; Strzelecki, Janusz; Zawadzka, Anna; Kityk, Andriy V.; Huber, Patrick; Sahraoui, Bouchta
  Advanced Optical Materials 13 (30): e00975 (2025)
  Open Access | Publisher DOI
  
  
• Controlling organic semiconductor self-assembly through cylindrical nanoconfinement - Preprint
  Li, Zhuoqing; Sentker, Kathrin; Brinker, Manuel; Lippmann, Milena; Seeck, Oliver H.; Kityk, Andriy V.; Ocko, Benjamin M.; Huber, Patrick
  chemrxiv: rzjg4 (2025)
  Open Access | Publisher DOI
  
  
• Colossal effect of nanopore surface ionic charge on the dynamics of confined water - Journal Article
  Mozhdehei, Armin; Lenz, Philip; Gries, Stella Inge Martha; Meinert, Sophia Marie; Lefort, Ronan; Zanotti, Jean-Marc; Berrod, Quentin; Appel, Markus; Busch, Mark; Huber, Patrick; Fröba, Michael; Morineau, Denis
  Journal of Physical Chemistry C 129 (40): 18311-18324 (2025)
  Publisher DOI
  
  
• Molecular mobility and electrical conductivity of amino acid-based (DOPA) ionic liquid crystals in the bulk state and nanoconfinement - Journal Article
  Kolmangadi, Mohamed Aejaz; Raab, Aileen Rebecca; Szymoniak, Paulina; Li, Zhuoqing; Huber, Patrick; Laschat, Sabine; Schönhals, Andreas
  Physical chemistry, chemical physics 27 (35): 18162-18178 (2025)
  Open Access | Publisher DOI
  
  
• Molecular fluctuations in mixed-metal MOF-74: influence of the metal composition - Journal Article
  Yildirim, Arda; Haug, Tabea Clarissa Valentine; Fröba, Michael; Huber, Patrick; Schönhals, Andreas
  RSC Advances 15: 29109–29118 (2025)
  Open Access | Publisher DOI
  
  
• Self-assembly of bent-core nematics in nanopores - Preprint
  Maksym, Andriy Z.; Andrushchak, Anatoliy S.; Shchur, Yaroslav; Sahraoui, Bouchta; Kula, Przemyslaw; Lelonek, Monika; Busch, Mark; Huber, Patrick; Kityk, Andriy V.
  chemrxiv: vrqd8 (2025)
  Open Access | Publisher DOI
  
  
• Electrosorption-induced deformation of nanoporous carbons: solvation pressure from molecular dynamics and continuum theory - Journal Article
  Kolesnikov, Andrei; Huber, Patrick; Fröba, Michael; Gor, Gennady
  Journal of Physical Chemistry C 129 (36): 16223-16234 (2025)
  Open Access | Publisher DOI
  
  
• Interfacing with the Brain: How Nanotechnology Can Contribute - Review Article
  Ahmed, Abdullah A.A.; Alegret, Nuria; Almeida, Bethany; Alvarez-Puebla, Ramón; Andrews, Anne M.; Ballerini, Laura; Barrios-Capuchino, Juan J.; Becker, Charline; Blick, Robert H.; Bonakdar, Shahin; Chakraborty, Indranath; Chen, Xiaodong; Cheon, Jinwoo; Chilla, Gerwin; Coelho Conceicao, Andre Luiz; Delehanty, James; Dulle, Martin; Efros, Alexander L.; Epple, Matthias; Fedyk, Mark; Feliu, Neus; Feng, Miao; Fernández-Chacón, Rafael; Fernandez-Cuesta, Irene; Fertig, Niels; Förster, Stephan; Garrido, Jose A.; George, Michael; Guse, Andreas H.; Hampp, Norbert; Harberts, Jann; Han, Jili; Heekeren, Hauke R.; Hofmann, Ulrich G.; Holzapfel, Malte; Hosseinkazemi, Hessam; Huang, Yalan; Huber, Patrick; Hyeon, Taeghwan; Ingebrandt, Sven; Ienca, Marcello; Iske, Armin; Kang, Yanan; Kasieczka, Gregor; Kim, Dae Hyeong; Kostarelos, Kostas; Lee, Jae Hyun; Lin, Kai Wei; Liu, Sijin; Liu, Xin; Liu, Yang; Lohr, Christian; Mailänder, Volker; Maffongelli, Laura; Megahed, Saad; Mews, Alf; Mutas, Marina; Nack, Leroy; Nakatsuka, Nako; Oertner, Thomas G.; Offenhäusser, Andreas; Oheim, Martin; Otange, Ben; Otto, Ferdinand; Patrono, Enrico; Peng, Bo-Yuan; Picchiotti, Alessandra; Pierini, Filippo; Pötter-Nerger, Monika; Pozzi, Maria; Pralle, Arnd; Prato, Maurizio; Qi, Bing; Ramos-Cabrer, Pedro; Genger, Ute Resch; Ritter, Norbert; Rittner, Marten; Roy, Sathi; Santoro, Francesca; Schuck, Nicolas W.; Schulz, Florian; Şeker, Erkin; Skiba, Marvin; Sosniok, Martin; Stephan, Holger; Wang, Ruixia; Wang, Ting; Wegner, K. David; Weiss, Paul S.; Xu, Ming; Yang, Chenxi; Zargarian, Seyed Shahrooz; Zeng, Yuan; Zhou, Yaofeng; Zhu, Dingcheng; Zierold, Robert; Parak, Wolfgang J.
  ACS Nano 19 (11): 10630-10717 (2025)
  Open Access | Publisher DOI
  
  
• Maximum Entropy-Mediated Liquid-to-Solid Nucleation and Transition - Journal Article
  Dammann, Lars; Kohns, Richard; Huber, Patrick; Meißner, Robert
  Journal of Chemical Theory and Computation 21 (4): 1997-2011 (2025)
  Open Access | Publisher DOI
  
  
• Self-assembly of bent-core nematics in nanopores - Journal Article
  Maksym, Andriy Z.; Andrushchak, Anatoliy; Shchur, Yaroslav; Sahraoui, Bouchta; Kula, Przemyslaw; Lelonek, Monika; Busch, Mark; Huber, Patrick; Kityk, Andriy V.
  Small 21 (49): e06651 (2025)
  Open Access | Publisher DOI
  
  
• On the combination of pyrolysis and plasma to create Parylene C thin films - Conference Paper
  Schober, Konstanze; Meyer, Niklas; Brandt, Julia; Koldehoff, Jasmin; Trieu, Hoc Khiem
  11. MikroSystemTechnik Kongress 2025
  Publisher DOI
  
  
• Condensed matter and nanostructured materials - Doctoral Thesis
  Hofmann, Tommy
  Habilitation - Technische Universität Hamburg (2025)
  Open Access
  
  
• An optical study of nanofluidics in mesoporous silicon - Doctoral Thesis
  Dittrich, Guido
  Technische Universität Hamburg (2025)
  Open Access
  
  

Projekte

• EXC 3120 BlueMat - Research Topic C3: Scattering of NIR and Visible Light by Reversible Plasmonic Cluster Formation
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2026-2032
  Projektleitung: Blick, Robert H.; Parak, Wolfgang J.
  Co-Projektleitung: Huber, Patrick; Petrov, Alexander; Schulz, Florian; Zierold, Robert
  Mitarbeitende: Tobias Müller; Della Prasad
  Externe beteiligte Einrichtungen: Universität Hamburg
  
  
• BRAINET - Networked Distributed Neural Interfaces for Interference-Based Brain Stimulation
  European Union; Laufzeit 2026-2029
  Projektleitung: Huber, Patrick
  Externe beteiligte Einrichtungen: University of Essex; Albert-Ludwigs-Universität Freiburg; Technische Universität Ilmenau; Trinity College Dublin; South East Technological University; University of Minho; TAMPEREEN KORKEAKOULUSAATIO SR
  
  
• EXC 3120 BlueMat - Research Topic C4: Scattering of Visible Light by Control of Water Distribution
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2026-2032
  Projektleitung: Huber, Patrick; Petrov, Alexander
  Co-Projektleitung: Fröba, Michael; Pagnan Furlan, Kaline; Meißner, Robert; Zierold, Robert
  Mitarbeitende: Kaya, Tarik; Vincente Della Balda
  Externe beteiligte Einrichtungen: Universität Hamburg; Karlsruher Institut für Technologie
  
  
• EXC 3120 BlueMat - Research Topic A1: Hydrogen-Driven Nanoporous Materials
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2026-2032
  Projektleitung: Shi, Shan; Weissmüller, Jörg
  Co-Projektleitung: Cyron, Christian J.; Huber, Patrick; Stierle, Andreas
  Mitarbeitende: Julius Schmidt; Li, Zhongyang; Bossert, Marine; Dette, Ulrike; Ahmad Reza Mirza Pour
  Externe beteiligte Einrichtungen: Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY
  
  
• EXC 3120 BlueMat - Research Topic B3: Tunable Hydraulic and Capillarity-Driven Water Flow
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2026-2032
  Projektleitung: Pagnan Furlan, Kaline; Huber, Patrick
  Co-Projektleitung: Blick, Robert H.; Fröba, Michael; Koziej, Dorota; Meißner, Robert; Rossi, Mariana; Shi, Shan; Stierle, Andreas
  Mitarbeitende: Gallardo Domínguez, Laura
  Externe beteiligte Einrichtungen: Karlsruher Institut für Technologie; Universität Hamburg; Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie; Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY
  
  
• EXC 3120 BlueMat - Research Topic B2: Selective Electrosorption
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2026-2032
  Projektleitung: Ernst, Mathias; Lissel, Franziska
  Co-Projektleitung: Fiedler, Bodo; Fröba, Michael; Huber, Patrick; Kramer, Denis; Meißner, Robert
  Mitarbeitende: Shahrokh Vahedi; Wulf, Marfa; Kaya, Tarik; Vincente Della Balda
  Externe beteiligte Einrichtungen: Universität Hamburg; Helmut-Schmidt-Universität
  
  
• EXC 3120 BlueMat - Research Topic D3: Hydrovoltaics
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2026-2032
  Projektleitung: Huber, Patrick; Rossi, Mariana
  Co-Projektleitung: Fröba, Michael; Meißner, Robert; Prisle, Nønne; Shokri, Nima
  Externe beteiligte Einrichtungen: Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie; Universität Hamburg; Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY
  
  
• EXC 3120 BlueMat - Research Topic A2: Electrolyte-Driven Nanoporous Materials
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2026-2032
  Projektleitung: Lissel, Franziska; Shi, Shan
  Co-Projektleitung: Pagnan Furlan, Kaline; Huber, Patrick; Vonbun-Feldbauer, Gregor
  Mitarbeitende: Wulf, Marfa; Huang, Yizhou; Freya Hallfarth
  Externe beteiligte Einrichtungen: Karlsruher Institut für Technologie
  
  
• EXC 3120 BlueMat - Research Topic D1: Energy Storage in Supercapacitors
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2026-2032
  Projektleitung: Artemov, Vasily; Fröba, Michael
  Co-Projektleitung: Fiedler, Bodo; Goy, Claudia; Huber, Patrick; Meißner, Robert
  Mitarbeitende: Akbarzadeh, Rokhsareh
  Externe beteiligte Einrichtungen: Universität Hamburg
  
  
• Exzellenzcluster 2176 - Schriftartefakte verstehen - Material, Interaktion und Transmission in Manuskriptkulturen - 2. Förderperiode
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2026-2032
  Projektleitung: Huber, Patrick
  Externe beteiligte Einrichtungen: Universität Hamburg
  
  
• EXC 3120 BlueMat - Research Topic B1: Tunable Water Condensation and Evaporation
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2026-2032
  Projektleitung: Hesse, Linnea; Shokri, Nima
  Co-Projektleitung: Fröba, Michael; Huber, Patrick; Pagnan Furlan, Kaline; Kelbassa, Ingomar; Prisle, Nønne; Schnell, Melanie
  Mitarbeitende: Niklas Groth; Schattmann, Christine
  Externe beteiligte Einrichtungen: Universität Hamburg; Karlsruher Institut für Technologie; Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY
  
  
• EXC 3120 BlueMat - Research Topic C1: Tunable Microwave and MIR Permittivity by Control of Water Distribution
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2026-2032
  Projektleitung: Gurikov, Pavel; Kölpin, Alexander
  Co-Projektleitung: Artemov, Vasily; Blick, Robert H.; Pagnan Furlan, Kaline; Huber, Patrick; Petrov, Alexander; Rossi, Mariana; Schlaich, Alexander; Smirnova, Irina; Zierold, Robert
  Mitarbeitende: Nagshi, Paras; Rasmus Mentzer; Emma Wollesen; Tobias Müller; Della Prasad
  Externe beteiligte Einrichtungen: Universität Hamburg; Karlsruher Institut für Technologie
  
  
• Graduiertenkolleg 3068 - Climate-informed Engineering
  Laufzeit 2025-2030
  Projektleitung: Rutner, Marcus; Smirnova, Irina; Liese, Andreas; Heinrich, Stefan; Huber, Patrick; Shokri, Nima; Fröhle, Peter; Schlüter, Michael; Rung, Thomas; Smarsly, Kay; Hohenegger, Cathy; Stevens, Bjorn
  
  
• Nanofluidische Energiematerialien
  Joachim Herz Stiftung; Laufzeit 2025-2028
  Projektleitung: Huber, Patrick
  
  
• 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
  Externe beteiligte Einrichtungen: Institut Langevin; Université Paris-Est
  
  
• 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
  Externe beteiligte Einrichtungen: Universität Osnabrück; Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
  
  
• Effekt von nanoporösem Confinement auf das Phasenverhalten wässriger Lösungen
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2024-2027
  Projektleitung: Huber, Patrick
  Externe beteiligte Einrichtungen: Université Claude Bernard Lyon; Université de Rennes
  
  
• Förderpilot BlueMat "Water-Driven Materials"
  Technische Universität Hamburg; Laufzeit 2024-2025
  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
  Externe beteiligte Einrichtungen: Helmholtz-Zentrum Hereon
  
  
• 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 Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR); Laufzeit 2022-2026
  Projektleitung: Huber, Patrick
  Externe beteiligte Einrichtungen: Universität Hamburg
  
  
• Wässrige Elektrolyte in nanoporösen Medien: Struktur, Dynamik und elektrochemomechanische Aktuation
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2022-2025
  Projektleitung: Huber, Patrick
  Externe beteiligte Einrichtungen: Universität Hamburg; New Jersey Institute of Technology
  
  
• 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
  Externe beteiligte Einrichtungen: Universität Hamburg
  
  
• EHAWEDRY - Energy harvesting via wetting/drying cycles with nanoporous electrodes
  European Commission; Laufzeit 2021-2025
  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
  
  

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
    
    
• 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)