Oxid-Heterostrukturen und mesoskopische Phänomene in Energiematerialien

Anjal AsokMaster studentGebäude 04.6 / Raum 100a+49 2461/61-9320

Lee-Kang HuangDoctoral researcherGebäude 04.6 / Raum 44+49 2461/61-4732

Louis LindhorstGebäude 04.6 / Raum 95a+49 2461/61-3147

Kapil NayakDoctoral ResearcherGebäude 04.6 / Raum 95a+49 2461/61-3147

Mary-Jane WackerDoctoral ResearcherGebäude 04.6 / Raum 100a+49 2461/61-9320

Sudha ZalaMaster studentGebäude 04.6 / Raum 100a+49 2461/61-9320

Finishing PhD Student(s)

Anton Kaus

Doktorand
Gebäude 04.6 / Raum 100a
+492461/61-9320

ERC Consolidator Grant ScrambledOxs

DFG projects (GEPRIS profile)

DFG Priority Programme 2080 DynaKat - Projekt 5: Degradationskontrolle von Perowskit-Oxid-OER-Katalysatoren unter dynamischen Betriebsbedingungen durch fortgeschrittene Operando-Charakterisierung und Orbital-d-Band-Engineering.

Ionotronik und ionen-getriebene mesoskopische Phänomene

Wir untersuchen ionisch-elektronische Phänomene in dünnen Oxidschichten, Heterostrukturen und Bauelementen, deren Funktionalität sich aus Ionenbewegung und Defektstrukturen ergibt.

Finite-size-Phänomene in freistehenden Oxiden (mit AG Dittmann)

Wir synthetisieren atomar definierte, nanometerdicke Oxidmembranen (freestanding oxides), die dazu beitragen können, atomar hergestellte Oxide in Silizium-Chip-Umgebungen zu integrieren.

Defektanalyse und Raumladungszonen an Oberflächen und Grenzflächen

Wir übertragen klassische Modelle der Defektchemie auf die Nanoskala und untersuchen die Auswirkungen der räumlichen Begrenzung auf lokale Defektkonzentrationen und die daraus resultierenden elektronischen Eigenschaften.

Ionentransfer an Heterogrenzflächen

Wir untersuchen den mesoskopischen Transport und die ionische Konfiguration von funktionalen Grenzflächen in komplexen Oxid-Heterostrukturen

Atomistisches Verständnis und Kontrolle von Elektrolyse-Katalysatoren

Wir stellen atomar maßgeschneiderte Oxidoberflächen her, um katalytische Reaktionen, insbesondere die Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER), an Fest-Flüssig-Grenzflächen zu untersuchen. Die OER stellt den größten Engpass für eine effiziente Wasserstoffproduktion durch elektrochemische Wasserspaltung dar und ist somit Ziel unsere Forschung.

Exsolution und mesoskopische Phänomene in Energiewandlungsmaterialien (in Zusammenarbeit mit IDM-2)

Wir verwenden epitaktische Modellsysteme, um den Massentransport bei der gezielten Herstellung von metallischen Nanopartikeln zu untersuchen. Diese können als katalytische Zentren in vielen Energiewandlungstechnologien dienen und folgen komplexen Wechselwirkungen mit ihrem oxidischen Trägermaterial.

• Kapil Nayak, Marcus A Wohlgemuth, Anton Kaus, Lisa Heymann, Alexandros Sarantopoulos, Lee‐Kang Huang, Christoph Baeumer, Regina Dittmann, Felix Gunkel*, Extrinsic and Intrinsic Charge Transfer at Interfaces of Membrane‐Based Oxide Heterostructures, Advanced electronic materials e00890 (2026)
• Lisa Heymann, Andrea Schreiber, Christian Pithan, Christoph Baeumer*, Felix Gunkel*, Material sustainability evaluation of electrocatalysts in early-stage development Materials Today Sustainability 101329 (2026)
• Paul Nizet, Francesco Chiabrera, Alicia Ruiz, Anton Kaus, Lixin Zhang, Ona Falcó, Lluis Yedra, Sonia Estrade, Francesca Peiro, Regina Dittmann, Felix Gunkel, Albert Tarancon, Unlocking Stable Intermediate States in SrFeO3-δ Through Voltage Control of Oxygen Non-Stoichiometry, Nature Communications (accepted, May 2026)
• Anton Kaus, Bixian Ying, Zhenjie Teng, Muzaffar Maksumov, Lisa Heymann, Michael Merz, Stefan Schuppler, Peter Nagel, Florian Hausen, Karin Kleiner, Felix Gunkel*, Transient Surface Degradation of LSCO and LSFO during OER in Alkaline Electrolyte under Dynamic Cycling Conditions, ACS Catalysis 15, 13768-13777 (2025)
• Moritz L Weber, Moritz Kindelmann, Dylan Jennings, Jan Hoelschke, Regina Dittmann, Joachim Mayer, Wolfgang Rheinheimer, Xufei Fang, Felix Gunkel*, Atomic-Scale Insights into Nanoparticle Exsolution from Dislocation-Engineered Host Oxides Advanced Materials e02362 (2025) https://doi.org/10.1002/adma.202502362
• Julian Barnett, Konstantin G Wirth, Richard Hentrich, Yasin C Durmaz, Marc-André Rose, Felix Gunkel, Thomas Taubner*, Low temperature near-field fingerprint spectroscopy of 2D electron systems in oxide heterostructures and beyond, Nat. Communications 16 (1), 4417 (2025)
• Dylan Jennings, Moritz L Weber, Ansgar Meise, Tobias Binninger, Conor J Price, Moritz Kindelmann, Ivar Reimanis, Hiroaki Matsumoto, Pengfei Cao, Regina Dittmann, Piotr M Kowalski, Marc Heggen, Olivier Guillon, Joachim Mayer, Felix Gunkel*, Wolfgang Rheinheimer*, Direct atomic-scale investigation of the coarsening mechanisms of exsolved catalytic Ni nanoparticles, Nature Communications 16 (1), 6830 (2025)
• “Space charge governs the kinetics of metal exsolution”, Moritz L. Weber, B. Šmíd, U. Breuer, M.-A. Rose, N. H. Menzler, R. Dittmann, R. Waser, O. Guillon, Felix Gunkel*, Christian Lenser* (shared corresponding authorship), Nature Mater. 2024
  https://doi.org/10.1038/s41563-023-01743-6,

• "Evolution of structural, magnetic and electrical properties of oxygen-deficient La_0.6Sr_0.4CoO_3-δ thin films under deoxygenation". S. He, O. Petracic, V. Lauter, L. Cao, Y. Zhou, M. L. Weber, J. Schubert, O. Concepción, R. Dittmann, R. Waser, T. Brückel, Felix Gunkel*, Advanced Functional Materials 2024 https://doi.org/10.1002/adfm.202313208

• "Thermal stability and coalescence dynamics of exsolved metal nanoparticles at charged perovskite surfaces", M. L. Weber, D. Jennings, S. Fearn, A. Cavallaro, M. Prochazka, A. Gutsche, L. Heymann, J. Guo, L. Yasin, S. J. Cooper, J. Mayer, W. Rheinheimer, R. Dittmann, R. Waser, O. Guillon, C. Lenser, S. J. Skinner, A. Aguadero, S. Nemšák, F. Gunkel*, Nature Commun. 15 (1), 9724 2024 https://doi.org/10.1038/s41467-024-54008-4

• "Control of Growth Kinetics during Remote Epitaxy of Complex Oxides on Graphene by Pulsed Laser Deposition" M. Wohlgemuth, A. Sarantopolous, U. Trstenjak, F. Gunkel, R. Dittmann, APL Materials 2024 https://doi.org/10.1063/5.0180001

• "Heterogeneous integration of graphene and HfO2 memristors" U. Trstenjak, K. Goß, A. Gutsche, J. Jo, M. Wohlgemuth, R. E Dunin‐Borkowski, F. Gunkel, R. Dittmann, Adv. Functional Materials 2024 https://doi.org/10.1002/adfm.202309558

• "Crystal-facet-dependent surface transformation dictates the oxygen evolution reaction activity in lanthanum nickelate" A. Füngerlings, M. Wohlgemuth, D. Antipin, E. van der Minne, E. Kiens, J. Villalobos, M. Risch, Felix Gunkel, R. Pentcheva, C. Baeumer, Nature Communications14, 8284 2023 https://doi.org/10.1038/s41467-023-43901-z

• “Atomistic Insights into Activation and Degradation of La_0.6Sr_0.4CoO_3−δ Electrocatalysts under Oxygen Evolution Conditions”, M. L. Weber, G. Lole, A. Kormanyos, A. Schwiers, L. Heymann, F. D. Speck, T. Meyer, R. Dittmann, S. Cherevko, C. Jooss, C. Baeumer, and F. Gunkel*, Journal of the American Chemical Society (JACS) 144 (39), 17966-17979 2022 https://doi.org/10.1021/jacs.2c07226

• "Separating the Effects of Band Bending and Covalency in Hybrid Perovskite Oxide Electrocatalyst Bilayers for Water Electrolysis" Lisa Heymann, M. L Weber, M. Wohlgemuth, M. Risch, R. Dittmann, C. Baeumer, Felix Gunkel*, ACS Applied Materials & Interfaces 14, 14129 2022 https://doi.org/10.1021/acsami.1c20337

• “Identifying ionic and electronic charge transfer at oxide heterointerfaces” M. Rose, B. Šmíd, M. Vorokhta, I. Slipukhina, M. Andrä, H. Bluhm, T. Duchoň, M. Ležaić, S.A. Chambers, R. Dittmann, D. Mueller* and F. Gunkel*, Advanced Materials 2004132 2021 https://doi.org/10.1002/adma.202004132

• “Oxygen vacancies: The (in)visible friend of oxide electronics” F. Gunkel, D.V. Christensen, Y. Chen, N. Pryds, Applied Physics Letters, 116, 120505 2020 doi.org/10.1063/1.5143309