Forschung

Forschungsschwerpunkte: Beschaffenheit von Oberflächen, Dünnstschichten, Selbstassemblierende Monolagen (SAMs), Metall-organische Gerüste (MOFs/SURMOFs), Speichermöglichkeiten

Christof Wöll erforscht die Physik und Chemie von Oberflächen. Er entwickelt dünnste Beschichtungen und optimiert sie für verschiedene Einsatzbereiche. Seine Forschung hat zu verbesserten Oberflächen und Beschichtungen sowie zu effizienteren Speichermöglichkeiten von Gasen geführt.

Überall in unserem Alltag spielt die Beschaffenheit von Oberflächen eine Rolle, z.B. bei Möbeln, Küchenplatten, Kleidungsstücken oder der Verträglichkeit von Kontaktlinsen. Die Eigenschaften von Oberflächen kommen aber beispielsweise auch bei Katalysatoren ins Spiel oder wenn Muscheln auf Schiffsrümpfen anwachsen. Christof Wöll erforscht physikalisch-chemische Eigenschaften organischer und anorganischer Oberflächen und optimiert sie für unterschiedliche Einsatzmöglichkeiten.

Christof Wöll arbeitet vor allem mit Selbstorganisierenden Monoschichten (SAMs, Self-Assembling Monolayers) und Metall-organischen Gerüststrukturen (MOFs, Metal-Organic Frameworks). Durch SAMs werden dünnste Beschichtungen möglich, die zum Beispiel bei der Herstellung von Sensoren oder beim Korrosionsschutz eingesetzt werden. SURMOFs (Surface-Anchored Metal-Organic Frameworks) sind kristalline Dünnschichten aus Metall-organischen Gerüstverbindungen. Auf der Basis von organischen Molekülen werden kristalline Filme hergestellt, die bei der Produktion von Solarzellen zum Einsatz kommen. Mit seinem Team analysiert Christof Wöll die Herstellungsprozesse der Filme. Er variiert Moleküle und Verfahren, um Beschichtungen mit optimalen Eigenschaften zu erhalten.

MOFs können andere Moleküle in sich aufnehmen und werden deshalb auch als Speicher für bestimmte Gase eingesetzt. Sie eignen sich zum Beispiel für die Speicherung von Wasserstoff, was bei wasserstoffbetriebenen Automobilen notwendig ist, oder für die Speicherung von Treibhausgasen. Christof Wöll konnte nachweisen, dass die Speicherkapazitäten der MOFs durch Korrosion ihrer Oberfläche begrenzt wird und Wasser dabei eine Rolle spielt. Außerdem konnte er ein neues Beschichtungsverfahren für MOFs etablieren, das es gestattet, die interessanten physikalischen Eigenschaften dieser molekularen Gerüststrukturen auszunutzen.

Werdegang

• seit 2009 Professor und Direktor des Instituts für Funktionelle Grenzflächen am Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
• 2006 Gastprofessor an der Universität Nagoya, Japan
• 2001 Gastprofessor an der University of Illinois at Urbana-Champaign, USA
• 1997-2008 Professor für Physikalische Chemie an der Universität Bochum
• 1992 Habilitation
• 1990-1996 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Angewandte Physikalische Chemie, Universität Heidelberg
• 1988-1989 Research Associate in den IBM-Forschungslaboratorien in San Jose, USA
• 1987 Promotion am Max-Planck-Institut für Strömungsforschung, Göttingen
• 1984 Diplom in Physik
• Studium der Physik an der Universität Göttingen

Funktionen

• seit 2016 Sprecher des Fachverbands Oberflächenphysik der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG)
• 2016-2019 Fachkollegiat der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) für Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung

Projekte

• seit 2016 DFG-Projekt „Plattform zur oberflächenanalytischen Charakterisierung: Röntgen-Photoelektronen-spektroskopie (XPS) und Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektrometrie (ToF-SIMS)“, Teilprojekt zu SFB 1176 „Molekulare Strukturierung weicher Materie“
• seit 2016 DFG-Projekt „Photophysikalische und Photoelektrische Eigenschaften Porphyrin-basierter MOF-Dünnschichten“, Teilprojekt zu SPP 1928 „Koordinationsnetzwerke als Bausteine für Funktionssysteme“
• seit 2015 DFG-Projekt „Defect-Engineering Schaufelrad basierter Metall-Organischer Gerüstverbindungen (DE-MOFs)“
• 2011-2016 DFG-Projekt „Liquid phase epitaxy (LPE) of functionalized SURMOFs for application in Gas Chromatography”, Teilprojekt zu SPP 1362 „Poröse metallorganische Gerüstverbindungen“
• 2009-2015 DFG-Projekt „Activation of CO2 on ZnO surfaces and subsequent reactions with nucleophilic coadsorbates”
• 2008-2015 DFG-Projekt „Nano-MOFs: In situ monitoring and control of the crystallite growth of MOFs in colloidal solution and at surfaces modified with SAMs employing step-by-step dosing of reactants”, Teilprojekt zu SPP 1362
• 2002-2005 DFG-Projekt „Molekulare Mechanismen der Oberflächenreaktion von Palladium- und Zirkonpräkursoren auf wohldefinierten Oxidsubstraten“, Teilprojekt zu SPP 1119 „Anorganische Materialien durch Gasphasensynthese: Interdisziplinäre Ansätze zu Entwicklung, Verständnis und Kontrolle von CVD-Verfahren“
• 2001-2008 DFG-Projekt „Herstellung und Charakterisierung kristalliner Rubren- und Pentacenfilme in FET-Strukturen“, Teilprojekt zu SPP 1121 „Organische Feldeffekt-Transistoren: strukturelle und dynamische Eigenschaften“
• 2001-2007 Sprecher des DFG-Schwerpunktprogramms SPP 1121 „Organische Feldeffekt-Transistoren: strukturelle und dynamische Eigenschaften“
• 2000-2006 DFG-Projekt „Entwicklung eines höchstauflösenden Monochromators für thermische He-Atome zur präzisen Bestimmung von Diffusionskonstanten und -mechanismen“
• 2000-2012 DFG-Sonderforschungsbereich SFB 558 „Metall-Substrat-Wechselwirkungen in der heterogenen Katalyse“
• 1999-2002 DFG-Projekt „Photoinduzierte Anisotropie polymerer Grenzflächen und Photoalignment von Flüssigkristallen“

Auszeichnungen und Mitgliedschaften

• 2019 Ehrendoktorwürde der University of Southern Denmark, Dänemark
• 2016 van’t Hoff Preis der Deutschen Bunsen-Gesellschaft für physikalische Chemie
• seit 2013 Mitglied der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina
• 1994-1996 Heisenberg-Stipendium der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG)
• 1988 Otto-Hahn-Medaille der Max-Planck-Gesellschaft