\section{Die Fachgebiete stellen sich vor}

\subsection{Physikalische Metallkunde}

Dieses Fachgebiet wurde seit Ende 2003 von \textsc{Prof.
Dr. J\"{u}rgen Eckert} geleitet. Allerdings hat Prof. Eckert die TU Darmstadt im letzten Semester verlassen. Ein Nachfolger ist noch nicht bekannt.

Von 1991 bis 2003 arbeitete Professor Eckert f\"{u}r verschiedene Firmen unter anderem in den Gebieten "`metastabile und nanostrukturierte Materialien"' und im
Entwicklungslabor PM auf dem Gebiet des Sinterns /
klassisches Pulvermetall. Das von ihm geleitete Fachgebiet zielt mit seinen Arbeiten haupts\"{a}chlich auf die
Erforschung von amorphen nc - qc Legierungen und
hochfesten Leichtlegierungen, von weich - und hartmagnetischen Materialien, sowie supraleitenden Materialien (Y Ni Bc - Mg B2).

Desweiteren besch\"{a}ftigen sich Prof. Eckert und seine
Mitarbeiter mit Thermodynamik und Kinetik sowie mit
mechanischen, magnetischen SL - Eigenschaften.

\subsection{Fachgebiet Nichtmetallisch - Anorganische Werkstoffe}

F\"{u}r den l\"{a}nglichen Namen, der einfach f\"{u}r Keramik steht, k\"{o}nnen wir
nichts. In der Arbeitsgruppe lehren und forschen
Materialwissenschaftler, Physiker und ein Chemiker, die meist aus
Deutschland, aber auch aus Australien, Frankreich, S\"{u}dkorea oder
China kommen. Die gute internationale Vernetzung dient den Studenten
insofern, als dass das Fachgebiet Vertiefungspraktika in den USA und
Australien vermittelt und die eigenen Doktoranden jeweils 3 Monate
im Ausland forschen.

In der Lehre \"{u}bernimmt \textsc{Prof. Dr.-Ing. J\"{u}rgen R\"{o}del} derzeit Vorlesungen aus dem Hauptstudium \"{u}ber mechanisches Werkstoffverhalten und \"{u}ber
numerische Methoden und hat vorher auch schon die
Vorlesungen Defekte (3.Semester) und Konstruktions
- wie Funktionswerkstoffe (8.Semester) gehalten. Die
Assistenten und Prof. R\"{o}del gestalten, in Zusammenarbeit mit dem Fachgebiet "`Disperse Feststoffe"', das Wahlpflichtfach "`Keramik"'. Ebenso werden jeweils ein
Versuch im Praktikum f\"{u}r das 1. und 3. Semester, sowie vier Versuche im 5. Semester von den Doktoranden oder Assistenten betreut.

In \mpic{
    \includegraphics[width=1.0\marginparwidth]{bilder/roedel.jpg}
}{Prof. R\"{o}del}
der Forschung arbeiten wir an keramischen Aktuatorwerkstoffen mit Anwendung in der Dieseleinspritzung, bei Miniaturmotoren und anderem. Aber auch
an mechanischen Eigenschaften und an verschiedenen
Herstellungsweisen z.B. f\"{u}r d\"{u}nne Filme.

\newpage


\subsection{Fachgebiet Elektronische Materialeigenschaften}

Das\mpic{
\includegraphics[width=1.0\marginparwidth]{bilder/seggern.jpg}
}{Prof. von Seggern}
 Fachgebiet wird von \textsc{Prof. Dr. Heinz von
Seggern} geleitet, der zuvor als Abteilungsleiter in der
Zentralen Forschung und Entwicklung bei Siemens t\"{a}tig war. In der Lehre vertritt er die elektronischen Eigenschaften von kristallinen und amorphen Materialien
sowie von organischen und anorganischen Halbleitern.
Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf den elektrischen, optischen und dielektrischen Eigenschaften fester Materie und deren praktischen Anwendungen.

Die derzeitigen Forschungsschwerpunkte des Fachgebiets konzentrieren sich auf drei Bereiche:

\textit{Organische Elektronik:} In diesem Zusammenhang werden
Leuchtdioden und Transistoren aus organischen Farbstoffen und
Polymeren mit konjugiertem $\pi$ - System als Grundbausteine einer
organischen Elektronik evaluiert. Es werden sowohl elektrische als
auch optische Eigenschaften dieser Bauelemente untersucht und
optimiert.

\textit{Anorganische Leuchtstoffe und Speicherleuchtstoffe:}
Die Arbeiten konzentrieren sich zur Zeit auf die Verbesserung bestehender Leuchtstoffsysteme, Szintillatoren und Speicherphosphore zur Detektion von R\"{o}ntgen - und Neutronenstrahlung f\"{u}r bildgebende Anwendungen in der medizinischen Diagnostik. Hier werden
konkrete Probleme der Strahlungsstabilit\"{a}t und des
Nachleuchtens untersucht.

\textit{Ferroelektrische Polymere:} In diesem Arbeitsgebiet
wird an einem neuartigen Prinzip zur Erzeugung piezoelektrischer Materialien gearbeitet, das im Gegensatz
zu den konventionellen Materialien auf bipolar geladenen, por\"{o}sen Kunststoffen basiert. Derzeitige Herausforderungen bestehen in der Verbesserung der Langzeitstabilit\"{a}t heutiger Materialien und der Polarisierung. Aufgrund der hohen Piezokonstanten haben diese Materialien ein gro{\ss}es Potenzial f\"{u}r zukünftige Anwendungen in der Sensorik und Aktuatorik.

In allen Arbeitsgebieten wird eine enge Zusammenarbeit mit der Industrie gepflegt, die praxisrelevante Fragestellungen in dem Fachgebiet garantieren.

\subsection{Fachgebiet Oberfl\"{a}chenforschung}

Die Professur wird seit Mai 1997 von \textsc{Prof. Dr.
Wolfram Jaegermann} geleitet.

In der Lehre wird die Physik und Chemie von Oberfl\"{a}chen und Grenzfl\"{a}chen in und an Festk\"{o}rpern von den atomaren Grundlagen bis zu technologischen Bauelementen vertreten.
\mpic{
\includegraphics[width=1.0\marginparwidth]{bilder/jaegermann.jpg}
}{Prof. Jaegermann}

In der Forschung werden die Elementarprozesse der
Kontaktbildung, chemischer Grenzfl\"{a}chenreaktionen
und von Ladungstransferprozessen an Halbleiterbauelementen sowie des Wachstums d\"{u}nner Schichten erforscht.
Einen Schwerpunkt bilden Systeme f\"{u}r die Energiegewinnung (Solarzellen), - wandlung (Elektrokatalysatoren)und - speicherung (Interkalationsbatterien).
Die Experimente werden vorwiegend in aneinander gekoppelten Ultrahochvakuum Pr\"{a}parations - und Charakterisierungssystemen durchgef\"{u}hrt.

\subsection{Fachgebiet D\"{u}nne Schichten}

In vielen Bereichen in Forschung und Industrie werden Materialien in
Form d\"{u}nner Schichten angewandt, insbesondere in elektronischen
Bauelementen.
\mpic{\includegraphics[width=1.0\marginparwidth]{bilder/alff.jpg}}{Prof. Alff}

'D\"{u}nn' bedeutet hier im Extremfall eine Monolage eines
Materials. Schwerpunkt des von \textsc{Prof. Dr. Lambert Alff}
geleiteten Fachgebiets ist die Herstellung und Charakterisierung
d\"{u}nner Schichten aus modernen funktionalen oxidischen Materialien
und Heterostrukturen. Beispiele daf\"{u}r sind
Hochtemperatur-Supraleiter, magnetische Oxide f\"{u}r die
Spin-Elektronik, aber auch di - und ferroelektrische Werkstoffe f\"{u}r
"`high-k"'-Anwendungen.

Ein weiterer Schwerpunkt ist die Herstellung von Hetero- und
Hybridstrukturen: Solche k\"{u}nstlichen \"{U}berstrukturen stellen ganz
neue Festk\"{o}rper dar, die man in der Natur nicht findet, und die auch
mit konventionellen Methoden gar nicht hergestellt werden k\"{o}nnen.

Im Fachgebiet existieren modernste UHV-Systeme zur
D\"{u}nnschichtabscheidung: gepulste Laserdeposition (PLD), Sputtern und
reaktive Molekularstrahlepitaxie (MBE). Ebenso gibt es eine Reihe
von hochempfindlichen Charakterisierungsmethoden f\"{u}r d\"{u}nne
Schichten, z.B. Tiefsttemperaturkryostaten und ein supraleitendes
Quanteninterferenz-Magneto\-meter (SQUID).


\subsection{Fachgebiet Disperse Feststoffe}

Das Fachgebiet Disperse Feststoffe steht seit Januar 1993 unter der
Leitung von \textsc{Prof. Dr. Dr. h. c. Ralf Riedel}.

In der Lehre wird das gesamte Spektrum der Synthese und
Eigenschaften der verschiedenen Werkstoffklassen wie Metalle,
Halbleiter, Keramiken und Gl\"{a}ser, sowie von Kunststoffen und
Verbundwerkstoffen behandelt. In Zusammenarbeit mit dem Fachgebiet
NAW bieten wir im Hauptstudium
das Wahlpflichtfach "`Keramik"' an.
\mpic{\includegraphics[width=1.0\marginparwidth]{bilder/riedel.jpg}}{Prof. Riedel}

Die Forschungsarbeiten im Fachgebiet konzentrieren sich auf die
Entwicklung von Strategien zur Herstellung neuer anorganischer
Materialien mit Eigenschaften, die \"{u}ber den gegenw\"{a}rtigen Stand der
Technik weit hinausreichen. Synthesemethoden wie das
Polymer-Pyrolyse-Verfahren, die Sol-Gel-Technik und die chemische
Gasphasenabscheidung (CVD) werden hierzu gezielt weiterentwickelt.
Zur Synthese z\"{a}hlen dar\"{u}ber hinaus auch Hochdruckverfahren, mit
denen neben der Temperatur auch Druck als Reaktionsparameter zum
Einsatz kommt und zur gezielten Synthese neuer Materialien
eingesetzt werden kann. \"{U}ber die so genannte "`Bottom-Up"'-Strategie
werden spezifische anorganische Molek\"{u}le als molekulare Bausteine
("`Nanotools"') \"{u}ber Kondensations- und Polymerisationsvorg\"{a}nge zu
h\"{o}her molekularen Netzwerken und Festk\"{o}rperstrukturen geordnet.
Damit lassen sich organische Komponenten mit anorganischen
Strukturen verkn\"{u}pfen, wodurch Materialien entstehen, die durch
konventionelle Synthesen nicht zug\"{a}nglich sind. Im Zentrum der
Untersuchungen steht deshalb die Entwicklung von Materialien aus
molekularen Einheiten durch kinetisch kontrollierte
Syntheseverfahren im Bereich der Schnittstelle zwischen Molek\"{u}l- und
Festk\"{o}rperchemie. Auf diese Weise k\"{o}nnen Zusammensetzung und
Eigenschaften von Werkstoffen gezielt variiert und eingestellt
werden. Das \"{u}bergeordnete Ziel der Forschungsarbeiten ist daher, die
"Bottom-Up"-Strategie im Hinblick auf die Synthese und Erforschung
neuartiger Materialien systematisch zu studieren, um die
technologischen Grundlagen f\"{u}r die Entwicklung dieser neuen
Werkstoffe und deren potenziellen Einsatz zu erarbeiten.

M\"{o}gliche Anwendungsgebiete molekular hergestellter, nanoskaliger
Materialien liegen in den Bereichen der Schl\"{u}sseltechnologien des
21. Jahrhunderts wie der Transportsysteme, der
Informationstechnologie, der Energiesysteme sowie der Umwelt- und
Mikro- bzw. Nanosystemtechnik. Im Zentrum des Interesses stehen
daher detaillierte Untersuchungen zur Korrelation zwischen dem
Aufbau der molekularen Vorstufen sowie der Nanostruktur der daraus
abgeleiteten Werkstoffe und deren Materialeigenschaften.

\subsection{Fachgebiet Strukturforschung}

Die Professur Strukturforschung wurde als erstes Fachgebiet des
Fachbereichs Materialwissenschaft im Jahre 1989 mit \textsc{Prof.
Dr. Hartmut Fue{\ss}} besetzt.

Im Mittelpunkt der Forschung steht der Zusammenhang zwischen dem
strukturellen Aufbau von Materialien und deren physikalischen und
chemischen Eigenschaften. Untersucht werden Materialien, die f\"{u}r
Batterien und zur Katalyse eingesetzt werden.

Auch die Optimierung von Magnetischen Oxiden und Piezokeramiken wird
intensiv betrieben. Neben der R\"{o}ntgenbeugung im Institut in
Darmstadt werden auch Einrichtungen an den
Gro{\ss}forschungseinrichtungen eingesetzt.
\mpic{\includegraphics[width=1.0\marginparwidth]{bilder/fuess.jpg}}{Prof.
Fue{\ss}}

Das Fachgebiet Strukturforschung hat ein Pulverdiffraktometer am
Synchrotronstrukturlabor HASYLAB bei DESY 1 - Hamburg aufgebaut und
ein Neutronendiffraktometer am Forschungsreaktor FRM II in Garching
bei M\"{u}nchen entwickelt.

In der Lehre vermittelt das Fachgebiet grundlegende Kenntnisse \"{u}ber
die Struktur der Materie und zu den Methoden, die zu deren
Erforschung eingesetzt
werden.

\subsection{Fachgebiet Chemische Analytik}

Das von \textsc{Prof. Dr. Wolfgang Ensinger} geleitete Fachgebiet
Chemische Analytik besch\"{a}ftigt sich mit der Ermittlung der
chemischen Zusammensetzung von Materialien, sowie deren Einfluss auf
die Eigenschaften der Materialien. Dabei werden die Haupt- und
Nebenkomponenten erfasst, aber auch Spurenelemente, die f\"{u}r die
Eigenschaften der Materialien eine wichtige Rolle spielen k\"{o}nnen.
\mpic{\includegraphics[width=1.0\marginparwidth]{bilder/ensinger.jpg}}{Prof.
Ensinger}

Dazu kommt eine Reihe von Analysenmethoden zum Einsatz, wie die
Sekund\"{a}rionen-Massenspektrometrie (SIMS), die Elektronenstrahl -
Mikroanalyse (ESMA), die R\"{o}ntgenfluoreszenz - Analyse (RFA) und die
Optische Emissions - Spektrometrie mit Induktiver Plasma - Anregung
(ICP-OES). Die untersuchten Objekte reichen von arch\"{a}ologischen
Fundst\"{u}cken, wie r\"{o}mische Silberm\"{u}nzen, bis zu
Hochtechnologiekomponenten, wie mit Plasma - Methoden synthetisierte
Karbonitride des Siliziums und des Bors. Die Analytik umfasst alle
Materialgruppen, von Kunststoffen \"{u}ber Halbleiter zu
Metallen.

In verschiedenen Projekten werden Materialien hergestellt und
untersucht, z.B. Nanodr\"{a}hte aus Gold, deren Struktur und thermische
Stabilität analysiert werden, sowie Nanoschichten aus Karbiden und
Oxiden von \"{U}bergangsmetallen, die mit Ionenstrahl- und mit Sol - Gel
- Methoden abgeschieden werden und auf verschiedene Eigenschaften,
wie ihre Struktur und ihr Korrosionsverhalten als Schutzschichten
auf Stahl und Aluminium hin untersucht werden.

\subsection{Fachgebiet Theoretische Grundlagen der Materialentwicklung}

Dieses Fachgebiet wird seit Januar 1994 von \textsc{Prof.
Dr. Hermann Rauh}, der zuvor an der Universit\"{a}t
Oxford und am Harwell Laboratory Oxford\-shire t\"{a}tig
war, geleitet.\mpic{\includegraphics[width=1.0\marginparwidth]{bilder/rauh.jpg}}{Prof. Rauh}

Im Zentrum der Lehre steht die Vermittlung der atomistischen Grundlagen der Materialwissenschaft aus der Sicht der theoretischen Physik. Hierzu dienen Vorlesungen, \"{U}bungen, Seminare und Praktika, die im
Rahmen des Diplomstudiengangs Materialwissenschaft
zur Durchf\"{u}hrung gelangen. Den Schwerpunkt der Forschung bildet die Material\-modellierung als theoretisches Instrument der Materialentwicklung. Auf der
Basis mathematischer Modelle werden hierbei Erkl\"{a}rungen und Voraussagen experimenteller Beobachtungen erstrebt, um einerseits die Optimierung der Eigenschaften oder des Verhaltens bekannter Materialien und andererseits die Synthese neuer Materialien
mit gew\"{u}nschten Eigenschaften bzw. erwartetem Verhalten f\"{u}r k\"{u}nftige Ingenieuranwendungen gezielt zu
unterst\"{u}tzen. Zur Zeit werden \"{U}bergangsmetalle, konventionelle und Hochtemperatur - Supraleiter, organische Halbleiter sowie Ferrolektrika im Hinblick auf
deren Verwendung in mechanischen Strukturkomponenten bzw. elektronischen Bauelementen untersucht.

\subsection{Fachgebiet Materialmodellierung}

Das Fachgebiet Materialmodellierung besteht seit November 2002 und
wird von \textsc{Dr. Karsten Albe} geleitet.

Der Schwerpunkt der Forschung liegt auf der Untersuchung von
Materialeigenschaften  und Strukturbildungsprozessen mit Hilfe
atomistischer Computersimulationen. Molekulardynamische Simulationen
dienen beispielsweise dazu, die Bewegung einiger Millionen Atome
unter Bedingungen zu berechnen, die dem Experiment entsprechen. Wir
setzen derartige Simulationen dazu ein, um die plastische
Deformation von Nanokristallen und metallischen Gl\"{a}sern zu
studieren. Quantenmechanische Rechnungen helfen uns, elektronische
und strukturelle Eigenschaften neuer Materialien zu verstehen. Dabei
interessieren uns vor allem transparent leitf\"{a}hige Oxide und
ferroelektrische  Materialien. Thermodynamischen Eigenschaften von
Nanolegierungen f\"{u}r m\"{o}gliche Anwendungen in in Katalysatoren,
Sensoren oder magnetischen Speichermaterialen untersuchen wir mit
Hilfe von Monte-Carlo
Verfahren.\mpic{\includegraphics[width=1.0\marginparwidth]{bilder/albe.jpg}}{Prof.
Albe}

Grunds\"{a}tzliches Ziel unserer Forschung ist es, Vorhersagen \"{u}ber
Eigenschaften neuer Materialien zu machen, Simulationen zur
Optimierung neuer Syntheseverfahren durchzuf\"{u}hren und das Verhalten
bekannter Materialien zu verstehen und zu verbessern.

In der Lehre hat das Fachgebiet bisher die Vorlesungen "`Grundlagen
der Materialwissenschaft II-IV"', bei denen es um Phasendiagramme,
Defekt\-eigenschaften sowie Thermodynamik und Kinetik geht, betreut.

Im Hauptstudium und Praktikum werden Veranstaltungen zur
atomistischen Modellierung von Materialien angeboten.

\subsection{Fachgebiet Erneuerbare Energien}

Das Fachgebiet Erneuerbare Energien im Fachbereich
Materialwissenschaft wurde im Dezember 2004 gegründet und wird von \textsc{Dr. - Ing.
Christina Roth} vertreten.

Frau Roth hat Materialwissenschaft an der TU Darmstadt studiert und
anschlie{\ss}end im Fachgebiet Strukturforschung und an der Universität
Poitiers \"{u}ber tern\"{a}re Katalysatorsysteme f\"{u}r Membranbrennstoffzellen
promoviert. Von 2003 - 2004 arbeitete sie am Centre for Nanoscale
Science in Liverpool an grundlegenden Mechanismen in der Katalyse,
bevor sie zur Juniorprofessorin an der TU Darmstadt berufen wurde.

Forschungsschwerpunkte ihrer Arbeitsgruppe sind u. a.
Niedertemperatur - Brennstoffzellen (PEMFC), die detaillierte
strukturelle und elektrochemische Charakterisierung nanoskaliger
Katalysatorsysteme sowie die in-situ
R\"{o}ntgenabsorptionsspektroskopie, welche es erm\"{o}glicht, \"{A}nderungen
von Katalysatorstruktur und Adsorbatbedeckung im
Brennstoffzellenbetrieb unter realistischen Arbeitsbedingungen zu
verfolgen.

In der Lehre werden insbesondere eine Vorlesung "`Brennstoffzellen -
von den Grundlagen zur Anwendung"', ein entsprechender
Praktikumsversuch sowie ein Kurs "`R\"{o}ntgenabsorptionsspektroskopie -
Grundlagen und Datenauswertung"' angeboten. Weiterhin betreut Frau
Roth die Vorlesung "`Methoden der Materialwissenschaft I"' und
koordiniert das zugeh\"{o}rige Praktikum f\"{u}r Studenten des 6. Semesters.
\mpic{\includegraphics[width=1.0\marginparwidth]{bilder/roth.jpg}
}{Prof. Roth}\\\vspace{3ex}

\includegraphics[width=1.0\textwidth]{bilder/energie.jpg}
