Our research group at the Institute of Materials Science and Technology at TU Wien focuses on the design, synthesis, and characterization of advanced nanostructured materials. We explore not only how chemical composition influences material properties but also how architectural design—such as superlattices, nanocomposites, and high-entropy ceramics—can be leveraged to achieve superior performance. Our research targets materials with exceptional hardness, fracture toughness, thermal stability, and resistance to extreme environments, including high temperatures and energetic particle irradiation.
A key aspect of our work is the sustainable development of materials. We investigate how physical vapor deposition (PVD) can be optimized for more resource-efficient coating synthesis and explore element selection strategies that prioritize sustainability without compromising performance. Additionally, we develop diffusion barriers to mitigate hydrogen permeation and prevent ion irradiation damage, addressing critical challenges in energy applications, such as fusion reactor components. By integrating experimental and computational approaches, we design coatings and thin films with optimized properties for applications ranging from wear-resistant surfaces to plasma-facing materials. Our pioneering contributions include the discovery of age-hardening mechanisms in ceramic thin films and advancements in superlattice architectures, demonstrating how nanoscale structural engineering can surpass the limits of conventional materials.
Unsere Forschungsgruppe am Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie der TU Wien konzentriert sich auf das Design, die Synthese und die Charakterisierung fortschrittlicher nanostrukturierter Materialien. Dabei betrachten wir nicht nur den Einfluss der chemischen Zusammensetzung auf die Materialeigenschaften, sondern nutzen auch gezielt architektonische Konzepte – wie Supergitter (Überstrukturgitter), Nanoverbundwerkstoffe und Hochentropiekeramiken – um überlegene Leistungsmerkmale zu erzielen. Unser Ziel ist die Entwicklung von Materialien mit außergewöhnlicher Härte, Bruchzähigkeit, thermischer Stabilität und Widerstandsfähigkeit gegenüber extremen Umgebungen, einschließlich hoher Temperaturen und energiereicher Teilchenbestrahlung.
Ein besonderer Fokus unserer Forschung liegt auf der nachhaltigen Materialentwicklung. Wir untersuchen, wie physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) effizienter und ressourcenschonender gestaltet werden kann und setzen auf eine gezielte Auswahl nachhaltiger Elemente, ohne dabei die Leistungsfähigkeit der Materialien zu beeinträchtigen. Darüber hinaus entwickeln wir Diffusionsbarrieren zur Reduzierung von Wasserstoffpermeation und zum Schutz vor Schäden durch Ionenbestrahlung – wichtige Aspekte für Anwendungen in der Energietechnik, insbesondere in Fusionsreaktoren. Durch die Kombination experimenteller und computergestützter Ansätze optimieren wir mechanische Eigenschaften von Beschichtungen und Dünnschichten für Anwendungen, die von verschleißfesten Oberflächen bis hin zu plasmaexponierten Bauteilen reichen. Zu unseren wegweisenden Beiträgen zählen die Entdeckung von Aushärtungsmechanismen in keramischen Dünnfilmen sowie Fortschritte in der Supergitter-Architektur, die zeigen, wie nanostrukturelles Design die Grenzen konventioneller Materialien übertreffen kann.
