Alle zwei Jahre vergibt die Max Auwärter Stiftung in Balzers, Lichtenstein, den renommierten und mit 10.000 Euro dotierten Max Auwärter Preis in Erinnerung an den Gründer der „Gerätebauanstalt Balzers“, der heutigen Oerlikon Balzers AG. Er wird an Personen bis zum Alter von 35 Jahren vergeben, die besondere Leistungen in der physikalischen oder chemischen Forschung an Oberflächen, Grenzflächen oder dünnen Schichten erbracht haben. Dieses Jahr geht der Preis an den Physiker Prof. Richard Wilhelm vom Institut für Angewandte Physik, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster der TU Wien.

Hochgeladene Ionen

Richard Wilhelm beschäftigt sich mit hochgeladenen Ionen. Ihnen werden mit Hilfe spezieller Ionenquellen viele Elektronen entfernt, sodass sie schlussendlich vielfach positiv geladen sind. „Diese hochgeladenen Ionen können dann an Materialien gestreut werden und mit ihnen interagieren“, erklärt Richard Wilhelm. „Dabei zeigen sich erstaunliche Effekte.“

Mit Hilfe ihrer Koinzidenz-Streumethoden gelang es Richard Wilhelm und dem Team am Institut für Angewandte Physik etwa, die hochgeladenen Ionen beim Durchdringen einer Graphen-Schicht zu untersuchen. Die Graphen-Schicht mit einer Dicke von nur einer einzigen Atomlage reicht bereits aus, um die hochgeladenen Ionen wieder in neutrale Atome zu verwandeln. Wenn die Ionen das Graphen durchdringen, werden in diesem 2D Material in extrem kurzer Zeit Elektronen transportiert und an die Ionen abgegeben. Dabei entsteht lokal im Graphen ein elektrischer Strom, der um Größenordnungen stärker ist als man vorher für möglich gehalten hatte - und das, ohne dass die Graphenschicht dadurch zerstört wird.

„Interessanterweise geben auch andere 2D Materialien wie etwa MoS₂ ähnlich viele Elektronen an das Ion ab, reißen durch den massiven Energieeintrag des Ions allerdings auf – spannend für maßgeschneiderte Anwendungen von 2D Materialien mittels punktueller Funktionalisierung“, sagt Richard Wilhelm.

Der Effekt des schnellen Ladungseinfangs konnte an der TU Wien nicht nur experimentell nachgewiesen, sondern auch erklärt werden: Nachdem die Messergebnisse im Fachjournal „Nature Communications“ publiziert worden waren, veröffentlichte Richard Wilhelm auch eine genaue Beschreibung des atomaren Mechanismus, der diesem Effekt zugrunde liegt im Journal „Physical Review Letters“. So steht nun erstmals ein umfassendes Modell zur Verfügung, mit dem man das extreme Verhalten hochgeladener Ionen beim Durchdringen dünner Schichten im Detail beschreiben kann.

Richard Wilhelm

Der Auwärter Preis ist nicht der erste wichtige Preis, den Richard Wilhelm erhält: Erst im vergangenen Jahr ist er mit einem START-Preis des österreichischen Wissenschaftsfonds FWF, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster ausgezeichnet worden.

Richard Wilhelm studierte Physik an der TU Dresden in Deutschland und schloss sein Doktorat am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster ab, einer außeruniversitären Forschungseinrichtung. Im Oktober 2017 wechselte er ans Institut für Angewandte Physik der TU Wien, wo er seit Ende 2019 eine Laufbahnstelle hält. Richard Wilhelm konnte nun seine eigene Forschungsgruppe etablieren, welche er einerseits durch den START-Preis finanzieren kann, und andererseits auch durch ein TU-internes Innovatives Projekt, welches er in Zusammenarbeit mit der Fakultät für Technische Chemie, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster durchführt. Gemeinsam mit seinem Team untersucht er aktuell die Wechselwirkung von Ionen mit 2D Materialien im Detail. In Zukunft soll das auch mit besonders hoher Zeitauflösung möglich werden – ein Novum in der Ionentechnologie.

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Kontakt

Prof. Richard Wilhelm
Institut für Angewandte Physik
Technische Universität Wien
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