Unser Ansatz umfasst verschiedene Komplexitätsstufen: Einerseits gewinnen wir ein tiefgehendes Verständnis auf atomarer Ebene anhand gut definierter Modellsysteme. Andererseits werden die Erkenntnisse aus den Modellsystemen auf industriell nutzbare Materialien wie nano- und mesostrukturierte Pulver übertragen, die unter realistischeren Bedingungen getestet werden. Da jedoch eine tiefgehende Charakterisierung unter technischen Bedingungen oft technisch nicht einfach erreichbar ist, ergibt sich durch die Kombination dieser Studien ein umfassendes Bild.

Da chemische Reaktionen an den Oberflächen bzw. Grenzflächen ablaufen, werden oberflächensensitive Methoden unter Ultrahochvakuum (< 10^-9 mbar) mit operando Experimenten nahe atmosphärischem Druck kombiniert. Wir nutzen die Synergie von vier Klassen von Methoden, um ein umfassendes Verständnis zu gewinnen und so die Puzzleteile zusammenzufügen:

• Spektroskopie: Photoelektronenspektroskopie (XPS), Vibrationsspektroskopie (FTIR)
• Mikroskopie: Rastertunnelmikroskopie (STM), Elektronenmikroskopie
• Beugung: Elektronenbeugung (LEED), Röntgenbeugung (XRD)
• Reaktivität: Temperaturprogrammierte Desorptionsspektroskopie (TPD), Mikroreaktoren

Diese Techniken gleichen effizient die Vor- und Nachteile der einzelnen Methoden aus, die hauptsächlich durch ihre (mikroskopische) Auflösung, die Stärke bei der Identifizierung von Elementen. Intermediaten usw., die Auflösung langreichweitiger geordneter Strukturen und natürlich die Detektion von Reaktionsprodukten (bzw. Pfaden) und zugrunde liegenden Kinetiken definiert sind. Daher sind unsere Studien eng mit der Nutzung solcher state-of-the-art Techniken verbunden, die insb. für photochemische Reaktionen anwendbar sind. In allen Bereichen tragen theoretische Modellierungen und Simulationen, die von Kollaborationspartnern bereitgestellt werden, entscheidend zur Unterstützung der experimentellen Ergebnisse bei.