Oktober: Tristan Petit (HZB)

Tristan Petit leitet die Nachwuchsforschungsgruppe Nanoscale Solid-Liquid am Helmholtz Zentrum Berlin. Seit über 10 Jahren ist er am HZB. 2013 began er mit einem Postdoc-Stipendium der Alexander von Humboldt-Stiftung, wurde 2015 nach einem Freigeist-Stipendium der VW-Stiftung Leiter einer Nachwuchsgruppe und leitet seit 2021 eine durch einen ERC Starting Grant geförderte Nachwuchsforschungsgruppe. Wir hatten die Gelegenheit, mit Tristan Petit über seine Arbeit und Motivation zu sprechen.

Interview

Woran arbeitest du gerade?

Tristan Petit: Mein Team erforscht grundlegende elektrochemische Prozesse an Fest-Flüssig-Grenzflächen mit Hilfe von Röntgen- und optischen Spektroskopietechniken. Derzeit erforsche ich neue Möglichkeiten der Energiespeicherung in einer relativ neuen Klasse von geschichteten 2D-Materialien, den sogenannten MXenen, die ich mit meinem ERC Starting Grant NANOMXM finanziere. Diese Materialien sind hydrophil, sehr leitfähig und haben eine elektrochemisch aktive Oberfläche. Dadurch sind sie in der Lage, sehr schnell Protonen und Ionen zwischen ihren Schichten einzulagern und gleichzeitig Elektronen mit den eingelagerten Spezies in einem Prozess auszutauschen, der als Pseudokapazität bezeichnet wird. Ein molekulares Verständnis des pseudokapazitiven Ladungsmechanismus in solchen Materialien fehlt jedoch noch. Wir verwenden daher verschiedene Techniken, wie z. B. weiche Röntgenmikroskopie am Synchrotron BESSY II oder Infrarotspektroskopie in unserem Labor, um diese Prozesse während elektrochemischer Zyklen zu charakterisieren. 

Was treibt dich persönlich an?

Tristan Petit: Mich reizt der Gedanke, zur Entdeckung der nächsten Generation elektrochemischer Energiespeichersysteme beizutragen, die die Art und Weise verändern könnten, wie wir uns elektrifizierte Mobilität vorstellen. Ich mag die wissenschaftliche Herausforderung, komplexe Probleme zu lösen, aber ich möchte auch einen Einfluss auf unser tägliches Leben haben. Ich benutze zum Beispiel seit einigen Jahren ein elektrisches Lastenfahrrad, und obwohl ich es genieße, stelle ich oft fest, dass es noch Raum für Verbesserungen gibt. Stellen Sie sich vor, Sie könnten Ihr Lastenfahrrad in ein paar Sekunden aufladen, hätten genug Strom, um zwei Kinder plus Einkäufe zu transportieren, ohne ins Schwitzen zu kommen, und hätten immer noch genug Reichweite für einen Tag Pendeln. Wenn es das gäbe, bin ich mir ziemlich sicher, dass wir weniger Autos auf den Straßen sehen würden! 

Welche Herausforderungen siehst du für dich in der nächsten Zeit?

Tristan Petit: Bei der Entwicklung neuer Technologien muss berücksichtigt werden, dass sie langfristig sicher, nachhaltig und dennoch effizient genug sein müssen, um mit den derzeitigen Lösungen konkurrenzfähig zu sein. Eines der Hauptprobleme der MXene sind heute die hohen Energiekosten und die Verwendung giftiger Chemikalien für ihre Synthese. Wir werden sehr bald in der Lage sein, diese Materialien auf einem völlig neuen Weg ohne die angesprochenen Probleme zu synthetisieren, der aber dennoch hochgradig skalierbar ist. Jedoch werden wir die Qualität und die Stabilität dieser neuen Generation von MXenen für unsere Anwendungen sorgfältig prüfen müssen.

Was würdest du dir für deine Forschung in Zukunft wünschen?

Tristan Petit: Ich habe die Möglichkeit, täglich zu sehen, wie unsere Forschung voranschreitet, dank der Hilfe hervorragender Doktoranden und Postdocs, die an vorderster Front Experimente durchführen und neue Ideen in das Feld einbringen. Sie sind die wichtigste Quelle für qualitativ hochwertige Forschung. Ich wünsche mir, dass ich auch in den kommenden Jahren von klugen und motivierten Nachwuchswissenschaftlern unterstützt werden kann!

Wo siehst du deine Disziplin in 5-10 Jahren?

Tristan Petit: Wenn ich mir anschaue, wie schnell sich das Gebiet der MXene in den letzten 10 Jahren entwickelt hat (das erste MXene wurde 2011 vorgestellt), bin ich überzeugt, dass es sehr schwer ist, vorherzusagen, was noch kommen wird. Ich glaube jedoch, dass einer der größten Vorteile dieser 2D-Materialien, der noch nicht voll ausgeschöpft wurde, ihre leichte Verarbeitbarkeit in Form von Tinten ist. Die Kombination von MXenen mit anderen Materialien zu neuartigen Architekturen von 3D-gedruckten Batterien wird wahrscheinlich in einigen Jahren ein sehr aktives Forschungsgebiet sein.