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Information für die Wissenschaft Nr. 34 | 10. Juni 2016
Schwerpunktprogramm „Nanopartikelsynthese in Sprayflammen, SpraySyn: Messung, Simulation, Prozesse“ (SPP 1980)

Der Senat der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) hat im März 2016 das DFG-Schwerpunktprogramm „Nanopartikelsynthese in Sprayflammen, SpraySyn: Messung, Simulation, Prozesse“ (SPP 1980) für eine Laufzeit von sechs Jahren eingerichtet. Diese Ausschreibung lädt ein zur Einreichung von Anträgen für die erste dreijährige Förderperiode.

Die Sprayflammensynthese bietet einen vielversprechenden Ansatz zur Herstellung funktionaler Nanomaterialien. Bereits heute ist durch vielfältige Arbeiten im Labormaßstab das Potenzial des Verfahrens zur Herstellung technologisch hoch relevanter Materialien nachgewiesen. Im Vergleich zu existierenden groß­technischen Gasphasenprozessen bietet die Sprayflammensynthese den Zugang zu einer Fülle an Materialien, die sich nicht mit anderen Prozessen herstellen lassen. Die tatsächliche industrielle Nutzung scheitert bisher aber an der Notwendigkeit des Einsatzes teurer Ausgangsstoffe und einem unzureichenden Prozessverständnis. Diese Situation soll im Rahmen des Schwerpunktprogramms durch einen interdisziplinären Ansatz überwunden werden, der die Grundlagen für die praktische Nutzung und (weitere) industrielle Verbreitung der Sprayflammensynthese schafft. Die Chancen hierfür sind hervorragend, da sich – bisher isoliert in verschiedenen Fachdisziplinen – in den letzten Jahren ein experimentelles, theoretisches und simulationstechnisches Instrumentarium entwickelt hat, mit dem eng verwandte Teilprozesse erfolgreich untersucht und beschrieben werden können.

Ziel des Schwerpunktprogramms ist, diese – in sich bereits komplexen – Ansätze für die Untersuchung und theoretische Beschreibung von Sprayflammensyntheseprozessen zu ertüchtigen und in einem interdisziplinären Netzwerk zusammenzuführen. Somit lassen sich Teilprozesse analysieren und die Kenntnisse in einem Gesamtmodell integrieren, sodass erstmals die Chance zu einem fundamentalen Prozessdesign eröffnet wird. Dadurch sollen teure Ausgangsmaterialien substituiert und in den Industriemaßstab skalierbare Verfahren entwickelt werden, die die gezielte Herstellung von Materialien mit einem weiten Eigenschaftsspektrum ermöglichen.

Dieser Ansatz fußt auf der Entwicklung und Anwendung von spezifischen In-situ-Analytikverfahren, der Erstellung von chemischen Mechanismen durch grundlegende kinetische Experimente und theoretische Berechnungen und einer umfassenden, an das Problem angepassten Simulation der Prozesskette Prekursorlösung – Spray – Flamme – Partikel. Eine Schlüsselstellung nimmt die Entwicklung und Nutzung eines Standardexperiments (SpraySyn-Standardbrenner) ein, das international als Referenzexperiment mit umfangreichem Validierungsdatensatz etabliert werden soll und langfristig als Ankerpunkt der Erforschung und Entwicklung der Partikelsynthese in Sprayflammen dienen wird.

Das Schwerpunktprogramm beschränkt sich auf die Herstellung oxidischer Nanopartikel; in Einzelfällen können auch metallische Systeme von Interesse sein, keinesfalls jedoch Ruß oder kohlenstoffbasierte Nanopartikel. Die Betrachtung nachgeschalteter Vorgänge zur Morphologievariation des primär gebildeten Produkts sowie die Untersuchung von isolierten Einzelaspekten sind nicht Teil dieses Programms.

Das Schwerpunktprogramm gliedert sich in die Themenblöcke:

  • Theorie und Simulation: Molekulare Interaktion, chemische Reaktion, Partikelinteraktion, Wechselwirkungen mit der (turbulenten) Strömung
  • In-situ-Messtechnik: Spray, Partikel, Gasphasen-Konzentrationen und -Temperaturen, Geschwindigkeiten
  • Prozesse: Spray, Brenner, Gasführung

Die enge thematische Verknüpfung dieser Blöcke hat eine zentrale Bedeutung im Schwerpunktprogramm. Teilprojekte innerhalb des Programms müssen mindestens zwei der vorgenannten Themenblöcke abdecken und sollen alle drei Phasen (fest: Partikel, flüssig: Lösung, gasförmig: Flamme) des Sprayflammensyntheseprozesses berücksichtigen. Dies kann beispielsweise die Kombination von Experiment und Simulation in der Modellflamme, die experimentelle Untersuchung von Einzelprozessen und deren Beschreibung in Submodellen oder die simulationsgestützte Entwicklung und Untersuchung von Gesamtsystemen sein. Dazu werden in der Regel kooperative Projekte von mehr als einem Antragstellenden erwartet (maximal drei Antragstellende). Bei enger Ankopplung an die gemeinsamen Arbeiten am SpraySyn-Standardbrenner können auch Einzelprojekte wichtige Beiträge liefern. Die Definition derartiger kooperativer, mit dem Gedanken des Schwerpunktprogramms kohärenter Projekte sichert die thematische Zusammenarbeit.

Als verbindendes Element dienen eine gemeinsame Modellkonfiguration und die Fokussierung auf festgelegte Materialsysteme. Alle Teilprojekte werden unmittelbar von einer (in den meisten Fällen aber von beiden) dieser Festlegungen beeinflusst und somit die Kohärenz des Programms gewährleistet. Für die Antragstellung essenzielle Informationen zu diesen Elementen finden sich auf der Website www.uni-due.de/SPP1980 beziehungsweise in der hinterlegten Dokumentation (http://udue.de/FEXBN).

Bitte teilen Sie Ihr Interesse an einer Mitarbeit mit einer kurzen inhaltlichen Skizze bis zum 31. August 2016 dem Koordinator des Programms, Prof. Dr. Christof Schulz, mit.

Die Vollanträge müssen bis spätestens 30. November 2016 bei der DFG eingereicht werden. Die Antragstellung erfolgt ausschließlich über das elan-Portal zur Erfassung der antragsbezogenen Daten und zur sicheren Übermittlung von Dokumenten. Bitte wählen Sie unter „Antragstellung – Neues Projekt – Schwerpunktprogramme“ im elektronischen Formular das entsprechende Schwerpunktprogramm „SPP 1980“ aus der angebotenen Liste aus. Berücksichtigen Sie bitte beim Aufbau Ihres Antrags das DFG-Merkblatt 54.01 zu Sachbeihilfen mit Leitfaden für die Antragstellung und die Hinweise im Merkblatt Schwerpunktprogramm 50.05, Teil B – Allgemeine Informationen zur Antragstellung (insbesondere zur Antragsberechtigung und zu den beantragbaren Mitteln).

Handelt es sich bei dem Antrag innerhalb dieses Schwerpunktprogramms um Ihren ersten Antrag bei der DFG, berücksichtigen Sie, dass Sie sich bis zwei Wochen vor der Antragstellung im elan-Portal registrieren müssen. Die Bestätigung der Registrierung erfolgt in der Regel bis zum darauffolgenden Arbeitstag. Ohne vorherige Registrierung ist eine Antragstellung nicht möglich.

Der Termin der Begutachtung wird zu gegebener Zeit bekannt gegeben.

Weiterführende Informationen

Weitere Informationen erhalten Sie auf der Website des Programms und in der hinterlegten Dokumentation:

Das elan-Portal der DFG zur Einreichung der Anträge finden Sie unter:

Die Merkblätter DFG-Vordruck 50.05 und 54.01 stehen unter:

Für inhaltliche Rückfragen steht Ihnen der Koordinator des Schwerpunktprogramms zur Verfügung:

Informationen zur Antragstellung bei der DFG erteilen:

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