Glaschemie Prof. Dr.-Ing. Lothar Wondraczek Forschungsschwerpunkte • Forschungsschwerpunkt der Arbeitsgruppe ist die Ableitung strukturchemischer Prinzipien in Gläsern und anderen nichtkristallinen Festkörpern und die Entdeckung neuartiger Gläser mit angepassten optischen und mechanischen Eigenschaften. • Neben klassischen Gläsern werden auch physikalische und in silico Modellsysteme (z.B. Roboterschwärme) untersucht; es sollen so Parameter und Methoden zur dynamischen Quantifizierung von Unordnung und Wege für die Vorhersage makroskopischer Eigenschaften abgeleitet werden. • Einen weiteren Schwerpunkt bilden alternative Fabrikationsverfahren für Gläser, beispielsweise durch Abscheidung aus Gas- und Lösungsphasen, Strukturkollaps, Ionenaustauschreaktionen oder 3D-Druck. • In Kooperation mit nationalen und internationalen Partnern erfolgen konkrete Materialentwicklungen, beispielsweise in den Bereichen Energie, Beleuchtung, Sensor– und Halbleitermaterialien, Recycling, Lichtleiter und Dentalwerkstoffe. 136 — FORSCHUNG Computergestützte Simulation, Modellierung und der Einsatz künstlicher Intelligenz bieten das Potential, den Prozess der materialwissenschaftlichen Forschung erheblich zu beschleunigen und gleichzeitig ressourceneffizienter zu gestalten. In den Projekten GlasDigital und GlasAgent (Material-Digital Initiative, BMBF/BMFTR) arbeitet ein nationales Konsortium an der Entwicklung autonomer Workflows für die Glasentwicklung. Arbeiten der Professur reichen hierbei von grundlegenden analytischen Untersuchungen struktureller Unordnung [1] zur Adaption von Konzepten des Genome Mining für die Identifikation von Zusammenhängen zwischen Glaschemie und makroskopischen Eigenschaften über die Anwendung multivariater ML-Modelle für die Prozessoptimierung und Energieverbrauchsprognosen in der Materialsynthese bis zum Einsatz künstlicher Intelligenz und agentischer Sprachmodelle in autonomen Laboren (Abb. 1; [2]). [1] Tømterud, M. et al. (2023): Observation of the boson peak in a twodimensional material. Nat. Phys. DOI: 10.1038/s41567-023-02177-2. [2] Mandal, I. et al. (2025): Evaluating large language model agents for automation of atomic force microscopy. Nat. Commun. DOI: 10.1038/ s41467-025-64105-7. Digitalisierung in der Materialforschung Neben der Optimierung und stetigen Weiterentwicklung klassischer Oxidgläser (z.B. DFG SPP 2289, SPP 2315) werden gemeinsam mit internationalen Partnern vor allem auf dem Feld der hybriden Gläser neue Wege beschritten. Diese vereinen Eigenschaften organischer und anorganischer Materialien, stehen derzeit aber vor erheblichen Herausforderungen bezüglich der Reproduzierbarkeit makroskopischer Eigenschaften, der Prozessierbarkeit und letztlich der Erschließung für reale Anwendungen [3] (z.B. Projekte FunGlass/EU, Durchbrüche/Carl-Zeiss-Stiftung). So konnte in mehreren Arbeiten die Eignung MOF -abgeleiteter Gläser als Matrixmaterial für die Stabilisierung funktionaler Moleküle demonstriert werden, die somit den Weg aus der klassischen chemischen Laborumgebung heraus in reale Anwendungsszenarien finden könnten. In ähnlicher Weise gelang es erstmals, aus dem archetypischen MOF-Glas „ag-ZIF-62“ optische Bauteile herzustellen und an diesen schaltbare optische Eigenschaften zu demonstrieren [4]. [3] Bennett, T.D. et al. (2024): Looking into the future of hybrid glasses. Nat. Chem. DOI: 10.1038/s41557-024-01616-8. [4] Smirnova, O. et al. (2024): Micro-optical elements from opticalquality ZIF-62 hybrid glasses by hot imprinting. Nat. Commun. DOI: 10.1038/s41467-024-49428-1. Neue Materialien
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