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Dr. Anna Grünebohm, Juniorprofessorin am Interdisciplinary Centre for Materials Simulation, kurz Icams, an der RUB, wurde am 26. Oktober 2020 mit dem Innovationspreis des Landes Nordrhein-Westfalen in der Kategorie Nachwuchs ausgezeichnet. Spezialgebiet der Forscherin sind ferroelektrische Werkstoffe, die unter anderem in der Lage sind, sich unter bestimmten Bedingen selbst abzukühlen oder aus Bewegung Strom zu gewinnen. Ihre skalenübergreifenden Computersimulationen tragen zum fundamentalen Verständnis der Wechselwirkung zwischen einem Material, dessen Mikrostruktur und funktionellen Eigenschaften bei. So erlauben sie Vorhersagen zur Optimierung von Materialien. Der Preis ist mit 50.000 Euro dotiert.

Energie ernten

Im Mittelpunkt der Arbeit von Anna Grünebohm stehen Oxide mit Perovskitstruktur, in die man wie in einem Legobaukasten verschiedene Ionen und somit unterschiedliche Eigenschaften einfügen kann. In ferroelektrischen Perovskiten zum Beispiel existieren geordnete elektrische Dipole, die durch das Anlegen eines elektrischen Feldes ausgerichtet werden können. Dabei findet im Material eine elastische Verzerrung statt. „Damit kann man nicht nur kleine Bewegungen steuern, sondern auch elektrische Energie ernten: Man kann Strom aus Temperaturänderungen oder Bewegungen gewinnen, die man ohnehin hat. Beispiele sind Abwärme oder ein Funklichtschalter, bei dem die Bewegung zum Drücken der Taste gleichzeitig den Strom für das Funksignal erzeugt“, beschreibt Anna Grünebohm.

Effizient und umweltfreundlich kühlen

Eine besonders interessante Möglichkeit mit großem Anwendungspotenzial ist die ferroische Kühlung: Dabei kühlen sich Festkörper durch das Anlegen eines elektrischen oder magnetischen Felds ab, wenn sich die Kristallstruktur oder die Ordnung von magnetischen oder Dipolmomenten ändert. Sie versprechen mehr Effizienz und Nachhaltigkeit bei der Kühlung.

Nachhaltige neue Kühltechnologien werden dringend benötigt, da es weltweit einen steigenden Bedarf gibt und die gängigen Technologien wegen ihres hohen Stromverbrauchs sowie der Freisetzung von treibhausaktiven Kühlmitteln problematisch sind. Zusätzlich steigt der Bedarf an innovativen Kühlkonzepten für Batterien, kleine elektronische Geräte und Sensoren.