Licht, Atome und nachhaltige Energie

Eine Forscherin der Universität Siegen untersucht, wie Atome „Sonnenstrahlen einfangen“ können.

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Die Energiewende stellt die Forschung vor eine zentrale Herausforderung: Energie muss nicht nur erneuerbar erzeugt, sondern auch effizient umgewandelt, gespeichert und nutzbar gemacht werden. Genau an diesem Punkt setzt die Arbeit von Dr. Shanmugapriya Periyannan an der Universität Siegen an. Die Materialwissenschaftlerin untersucht, wie sich Lichtenergie gezielt einsetzen lässt, um chemische Reaktionen auf besonders ressourcenschonende Weise zu steuern. Im Mittelpunkt stehen sogenannte Einzelatom-Katalysatoren, bei denen einzelne Atome präzise auf nanostrukturierten Trägermaterialien positioniert werden.

Diese atomar definierten Materialien eröffnen neue Möglichkeiten, photokatalytische Prozesse grundlegend zu verstehen und zu optimieren. Während herkömmliche Katalysatoren oft aus komplexen Materialverbünden bestehen, erlaubt der Einzelatom-Ansatz eine bislang unerreichte Kontrolle über aktive Zentren und Reaktionswege. Dadurch lassen sich Licht-Materie-Wechselwirkungen gezielt verstärken und unerwünschte Energieverluste minimieren. Die Forschung liefert damit wichtige Erkenntnisse für Anwendungen wie die Umwandlung von Sonnenenergie in chemische Energieträger oder den Abbau umweltschädlicher Substanzen.

Ein besonderer Fokus liegt auf dem grundlegenden Verständnis der physikalischen und chemischen Prozesse, die beim Lichteinfall auf atomarer Ebene ablaufen. Durch die Kombination moderner Synthesemethoden mit detaillierter Materialcharakterisierung untersucht Periyannan, wie einzelne Atome Licht absorbieren, Elektronen übertragen und Reaktionen auslösen. Diese Erkenntnisse bilden die Basis für die gezielte Entwicklung neuer Materialien, die langfristig zur Effizienzsteigerung nachhaltiger Energiesysteme beitragen können.

Für diese Arbeiten wurde Periyannan von den Marie Skłodowska-Curie Actions als „Fellow of the Month“ ausgezeichnet. Die Ehrung würdigt sowohl die wissenschaftliche Qualität der Forschung als auch ihren Beitrag zu zentralen gesellschaftlichen Fragestellungen wie Klimaschutz, Ressourceneffizienz und nachhaltige Energieversorgung. Zugleich macht sie sichtbar, wie Grundlagenforschung und anwendungsnahe Perspektiven in der Materialwissenschaft zusammenwirken können.

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Das EU-Projekt Star als Forschungsrahmen

Eingebettet ist die Forschung in das europäische Cofund-Projekt Star, das Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern einen strukturierten Rahmen für exzellente, interdisziplinäre Forschung bietet. Star verfolgt das Ziel, wissenschaftliche Exzellenz mit gesellschaftlicher Verantwortung zu verbinden und junge Forschende gezielt auf zukünftige Herausforderungen in Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft vorzubereiten. Neben der fachlichen Forschung stehen dabei auch Fragen des Wissenstransfers, der interdisziplinären Zusammenarbeit und der langfristigen Wirkung wissenschaftlicher Ergebnisse im Fokus.

Innerhalb dieses Rahmens trägt das Projekt von Periyannan dazu bei, neue Perspektiven für nachhaltige Energietechnologien zu entwickeln. Die Untersuchung atomarer Prozesse liefert grundlegende Bausteine für Materialien, die künftig effizienter, langlebiger und ressourcenschonender eingesetzt werden können. Gleichzeitig zeigt die Arbeit exemplarisch, wie europäische Forschungsförderung Raum für innovative Ansätze schafft, die sich nicht kurzfristigen Verwertungslogiken unterordnen, sondern auf langfristige technologische und gesellschaftliche Wirkung zielen.

Das Star-Projekt fördert darüber hinaus den internationalen Austausch und die Vernetzung der Fellows über Disziplingrenzen hinweg. Dadurch entstehen Forschungsansätze, die technische, ökologische und gesellschaftliche Aspekte zusammendenken.