Das Christian Doppler Labor für Nanoskalige Phasenumwandlungen untersucht Herausforderungen der aktuellen Materialwissenschaften. Im Focus stehen physikalisch-chemische Phänomene in Halbleiter- und Stahlsystemen die für die Transformation zu einer CO₂ neutralen Wirtschaft und einem effizienten Umgang mit Energie wichtig sind.

Beispiele hierfür sind moderne, hochfeste Stahllegierungen zur Gewichtsreduzierung und Energieeffizienz bei Fahrzeugkarosserien, Materialen für Wasserstofftechnologie wie Elektrolyseure, sowie gebondete Halbleitersysteme wie SiC für Hochleistungselektronik mit Anwendung für elektrische Antriebe oder erneuerbare Energietechnik.

Die Anforderungen an diese Materialsysteme verlangen in der Regel präzise Optimierung, die sich oft im Grenzbereiche des technisch möglichen bewegt. Herausforderungen stellen insbesondere Veränderungen auf der Nanoskala dieser Systeme dar, die während der Produktion, Verarbeitung und Betriebs insbesondere and Grenzflächen und Korngrenzen auftreten und nicht immer verstanden sind. Das gilt beispielsweise für Ausscheidungsphänomene in Halbleitersystemen oder das komplexe Wechselspiel von Stahllegierungselementen mit der Zn-Beschichtung.

Dieses CD-Labor untersucht Möglichkeiten unerwünschte Phänomene zu beeinflussen und idealerweise ganz zu verhindern. Entmischungs-, Diffusions- und Transformationsprozesse werden unter kontrollierten thermischen Bedingungen live (in situ) und als Momentaufnahmen (ex situ) mit Verfahren wie Elektronenbeugung, Elektronenmikroskopie und –spektroskopie bis auf die atomare Ebene aufgelöst untersucht.

Auf diese Weise können die physikalisch-chemischen Prozesse an Halbleiterschichten und Phasengrenzen in verschiedenen beschichteten Metallsystemen besser verstanden werden. Das ist somit ein wesentlicher Beitrag zur modernen, ressourceneffizienten Material- und Prozessentwicklung für die Energiewende bei den Industriepartnern voestalpine Stahl GmbH, Robert Bosch AG und EV Group E. Thallner GmbH.