Ihre skalenübergreifenden Computersimulationen tragen zum fundamentalen Verständnis der Wechselwirkung zwischen einem Material, dessen Mikrostruktur und funktionellen Eigenschaften bei. So erlauben sie Vorhersagen zur Optimierung von Materialien.
Energie ernten
Im Mittelpunkt der Arbeit von Anna Grünebohm stehen Oxide mit Perovskitstruktur, in die man wie in einem Legobaukasten verschiedene Ionen und somit unterschiedliche Eigenschaften einfügen kann. In ferroelektrischen Perovskiten zum Beispiel existieren geordnete elektrische Dipole, die durch das Anlegen eines elektrischen Feldes ausgerichtet werden können. Dabei findet im Material eine elastische Verzerrung statt. „Damit kann man nicht nur kleine Bewegungen steuern, sondern auch elektrische Energie ernten: Man kann Strom aus Temperaturänderungen oder Bewegungen gewinnen, die man ohnehin hat. Beispiele sind Abwärme oder ein Funklichtschalter, bei dem die Bewegung zum Drücken der Taste gleichzeitig den Strom für das Funksignal erzeugt“, beschreibt Anna Grünebohm.
Effizient und umweltfreundlich kühlen
Eine besonders interessante Möglichkeit mit großem Anwendungspotenzial ist die ferroische Kühlung: Dabei kühlen sich Festkörper durch das Anlegen eines elektrischen oder magnetischen Felds ab, wenn sich die Kristallstruktur oder die Ordnung von magnetischen oder Dipolmomenten ändert. Sie versprechen mehr Effizienz und Nachhaltigkeit bei der Kühlung.
Nachhaltige neue Kühltechnologien werden dringend benötigt, da es weltweit einen steigenden Bedarf gibt und die gängigen Technologien wegen ihres hohen Stromverbrauchs sowie der Freisetzung von treibhausaktiven Kühlmitteln problematisch sind. Zusätzlich steigt der Bedarf an innovativen Kühlkonzepten für Batterien, kleine elektronische Geräte und Sensoren.
Zur Person
Anna Grünebohm wurde 1984 in Dinslaken geboren, ist verheiratet und hat zwei Kinder. Sie studierte Physik an der Universität Duisburg-Essen und promovierte dort 2012. Als Postdoc arbeitete sie im Schwerpunktprogramm 1599 „Ferroic cooling“ der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). 2015 bis 2018 leitete sie das Projekt „First-principles simulation of magnetocaloric and electrocaloric effects in nano structured films”. Seit 2019 ist sie Leitering der Emmy-Noether-Nachwuchsgruppe „Scale-bridging computational design of multifunctional ferroelectric composites“, die von der DFG gefördert wird. Seit 2020 ist sie Inhaberin der Open-Field-Tenure-track Professur „Modelling and Simulation for Materials Design“ im Zentrum für Grenzflächendominierte Höchstleistungswerkstoffe (ZGH) an der Fakultät für Maschinenbau der RUB.
(Quelle: Ruhr-Universität Bochum)