Leibniz Institute Report

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ZWEI JAHRESBERICHT 2024/25

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3 s i n h c i e z r e v s t l a h n I I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. INHALT VORWORT WISSENSCHAFTLICHE HIGHLIGHTS PUBLIKATIONSHIGHLIGHTS KOMMUNIKATION UND MEDIENHIGHLIGHTS ORGANISATION ZAHLEN UND FAKTEN ANHANG IMPRESSUM 04 07 57 65 88 89 91 130

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4 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 Vo r w o r t Prof. Dr. André Anders Wissenschaftlicher Direktor bis Februar 2025 Prof. Dr. Benjamin Dietzek-Ivanšić Wissenschaftlicher Direktor seit März 2025 Dr. Daniel Strecker Administrativer Direktor Vorwort Das Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung (IOM) ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft. Die Forschungsschwerpunkte des Instituts liegen in der Bearbeitung von Oberflächen und Dünn- schichten mittels Ionenstrahl-, Elektronen-, Pho- tonen- (Laser, UV-Strahlung) und Plasmatechni- ken. Das Institut betreibt „anwendungsorientierte Grundlagenforschung“ mit dem Ziel, modifizierte Oberflächen und neue Materialien in wirtschaft- lich relevanten Technologiebereichen zu entwi- ckeln. Nachdem die Leibniz-Evaluierung von 2022 die all- gemeine strategische Ausrichtung bestätigt hat- te, arbeitete das IOM an ausgewählten Schwer- punktthemen. Gleichzeitig hat die Einrichtung ihre Strukturen weiterentwickelt, um ihre inter- nen Kompetenzen wirksamer zu bündeln und die Kooperation mit externen Partnern deutlich zu intensivieren. Neben den herausragenden wis- senschaftlichen Ergebnissen und Publikationen ist die stetig zunehmende Zusammenarbeit mit der Industrie bemerkenswert – ein Zeichen für den Wert, den unsere Partner der Arbeit des IOM bei- messen. Getragen wurde diese Entwicklung von der langjährigen Expertise des Instituts und dem kontinuierlichen Ausbau moderner Forschungsin- frastrukturen. In Zeiten herausfordernder finanzi- eller Rahmenbedingungen waren die industrielle Zusammenarbeit und die Unterstützung durch den Bund und den Freistaat Sachsen von großem Vorteil und ermöglichten dem Institut eine dyna- mische Entwicklung. Hervorzuheben ist insbesondere die Genehmi- gung des Antrags auf eine „Strategische Erweite- rung” des Instituts durch die Gemeinsame Wis- senschaftskonferenz, die über die Vergabe von Fördermitteln für Sonderprojekte entscheidet. Der Antrag sieht eine erhebliche Erweiterung und Integration der Querschnittseinheit „Model- lierung und Simulation” des IOM vor. Der Schwer- punkt liegt dabei auf der Entwicklung und Nut- zung künstlicher Intelligenz (KI) im Bereich der Oberflächentechnologien. Die erweiterte Einheit wird durch verstärkte Schnittstellen mit den an- deren wissenschaftlichen Bereichen das gesamte

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5 t r o w r o V Institut stärken und dessen Ruf über die bekann- ten experimentellen und analytischen Fähigkei- ten hinaus ausbauen. Die Leitung der Einheit wird auf Professorenebene angesiedelt sein, mit einer gemeinsamen Berufung mit der Universität Leip- zig. Die Stelle wurde Anfang 2025 ausgeschrieben und steht zum Zeitpunkt der Veröffentlichung die- ses Berichts kurz vor der Besetzung. Darüber hin- aus hat das Institut Kooperationsvereinbarungen mit wichtigen KI-Akteuren in Sachsen, wie dem Leipziger KI-Rechenzentrum, getroffen. Die Jahre 2024/25 waren auch von Veränderun- gen in der Führung des IOM geprägt. Wir trauern um unsere früh verstorbene Verwaltungsleiterin Claudia Kostka. Ihre Aufgaben wurden von Dr. Daniel Strecker übernommen, der im August 2024 zum kaufmännischen Direktor ernannt wurde und durch den der Vorstand auf zwei Personen erwei- tert wurde. Im Rahmen einer feierlichen Veran- staltung am 3. März 2025 übergab Prof. Dr. André Anders zudem die wissenschaftliche Leitung des IOM an Prof. Dr. Benjamin Dietzek-Ivanšić. Zu den wichtigsten Forschungsgebieten im Jahr 2024/25 gehörten: • Ultrapräzise Oberflächen in der Elektronik- und Optikindustrie; • Barrierebeschichtungen und Präzisionsdünn- schichten, vor allem im Zusammenhang mit erneuerbaren Energien; • Biokompatible und bioaktive Oberflächen für biomedizinische Anwendungen; • Poröse Polymermembranen, vor allem für die Wasserfiltration; • Untersuchung von strahlabgeschiedenen, massenselektierten, schaltbaren Molekülen mit möglichen Anwendungen in der Moleku- larelektronik; • Entwicklung von Ionenquellen mit verbesser- ter Lebensdauer, sowohl für Oberflächentech- nologien als auch für elektrische Antriebe. Das IOM bedankt sich bei der Leibniz-Gemein- schaft sowie bei allen Förderern und Partnern, die seine Entwicklung unterstützt haben. Ein be- sonderer Dank gilt dem Kuratorium, dem Wis- senschaftlichen Beirat und den Mitgliedern der IOM-Administration, die in Zeiten des Führungs- wechsels Verantwortung übernommen haben. Nicht zuletzt danken wir allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Instituts für ihren engagier- ten Einsatz und ihre hervorragenden Beiträge in den vergangenen zwei Jahren. Der vorliegende Zweijahresbericht enthält zahlrei- che spannende wissenschaftliche und persönliche Erfolgsgeschichten. Er bietet einen hervorragen- den Überblick über die Themen, Schwerpunkte und Aktivitäten, mit denen sich das IOM in den Jahren 2024/25 beschäftigt hat. Wir wünschen eine informative und anregende Lektüre. Prof. Dr. André Anders Prof. Dr. Benjamin Dietzek-Ivanšić Dr. Daniel Strecker

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6 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 W i s s e n s c h a f t l i c h e H i g h l i g h t s

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. 7 s t h g i l h g i H e h c i l ft a h c s n e s s i W WISSEN- SCHAFTLICHE HIGHLIGHTS

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8 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 W i s s e n s c h a f t l i c h e H i g h l i g h t s Ultra-Präzisionsoberflächen / Ionenstrahl- und plasmajetgestützte Ultrapräzisionsformgebung Plasmajet/Laser-Hybrid- bearbeitung von optischem Glas O P T I S C H E P R Ä Z I S I O N S A N F O R D E R U N G E N Die Herstellung ultrapräzise gefertigter optischen Oberflächen mit komplexen as- phärischen und vor allem Freiform Designs sowie mikrostrukturierten Oberflächen hat in den letzten Jahren deutlich an Be- deutung gewonnen. Sie wird auch zukünf- tig für viele Anwendungen relevant sein, beispielsweise für optische Systeme in der Halbleiterfertigung (Lithographie), für erd- und weltraumgestützte Teleskope, für die Lasermaterialbearbeitung oder die Laser- fusionsforschung. Hierbei sind Genauigkei- ten im einstelligen Nanometerbereich und teilweise im sub-Nanometerbereich auf vertikaler Skala erforderlich, um die opti- sche Leistung bei Anwendungen im kurz- welligen Spektralbereich zu gewährleisten. Es müssen über den gesamten Ortswel- lenlängenbereich - von der langwelligen Oberflächenform über den mittelfrequen- ten Wellenlängenbereich bis hin zur Mik- ro- und Nanorauheit – geringstmögliche Oberflächenfehler erreicht werden. M AT E R I A L A B T R A G M I T P L A S M A J E T Eine Technologie zur präzisen Bearbei- tung optischer Oberflächen, die am IOM optimiert wird, basiert auf dem Trockenätzprozess mittels eines fluorhal- tigem Atmosphärendruck-Plasmajets, der über die Oberfläche bewegt wird. Durch chemische Reaktionen zwischen den im Plasma gebildeten Fluorradikalen und den Atomen der Substratoberfläche entstehen flüchtige Produkte und es findet ein loka- ler Materialabtrag statt, der gezielt für die Form- oder Strukturerzeugung gesteuert werden kann. Dies funktioniert besonders gut bei einfach aufgebauten Siliziumver- bindungen, z.B. Si, SiO2, SiC. H E R A U S F O R D E R U N G E N B E I D E R G L A S B E A R B E I T U N G Allerdings entstehen bei der Plasmajet-Be- arbeitung verschiedener optischer Glä- ser aufgrund ihrer Bestandteile, wie zum Beispiel Metalloxide, auch nichtflüchti- ge Reaktionsprodukte. Diese verbleiben als Schicht auf der Oberfläche und ver- hindern so einen gleichmäßigen, zeitlich konstanten und rauheitserhaltender Ma- terialabtrag. Die Ursache liegt in den ge- ringen kinetischen Energien der reaktiven Radikale und Ionen, die im Gegensatz zu Niederdruckplasmen im thermischen Be- reich liegen und kaum zu physikalischen Abtragseffekten wie Sputtern oder stimu- lierter Desorption der Reaktionsprodukte beitragen.

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. 9 s t h g i l h g i H e h c i l ft a h c s n e s s i W Robert Heinke, wissenschaftlicher Mitarbeiter am IOM, bedient die Plasmajet-/Laser-Versuchsanlage zur Oberflächenstrukturierung.. Foto: Thomas Arnold „Unser Atmosphärendruck-Verfahren vereint Plasma und Laser zu einer flexiblen Alternative für ultrapräzise Optikfertigung.“ Prof. Dr. Thomas Arnold

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10 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 W i s s e n s c h a f t l i c h e H i g h l i g h t s L A S E R U N T E R S T Ü T Z T E P R O Z E S S V E R B E S S E R U N G Durch den Einsatz von Laserstrahlung vor, während oder nach dem Plasmaätzen soll zusätzlich Energie in den Prozess einge- bracht werden. Dadurch ist es möglich, den Materialabtrag gezielt zu beeinflus- sen und somit Ätzraten und -selektivitä- ten, Rauheit und Homogenität im Sinne einer präzisen Bearbeitung zu verbes- sern. Zu diesem Zweck wurden die kom- plexen physikalisch-chemischen Wechsel- wirkungsprozesse im Zusammenspiel von reaktivem Atmosphärendruck-Plasmajet und Laserbestrahlung für ausgewähl- te, technisch relevante optische Gläser grundlegend untersucht. Ziel war es, zu- nächst wissenschaftliche Erkenntnisse zu diesem Hybridprozess zu gewinnen, der später zu einer innovativen Bearbeitungs- technologie weiterentwickelt werden soll. Systematische Untersuchungen zur Be- handlung von Oberflächen aus dem op- tischen Glas N-BK7 mit Plasmajet und ge- pulster Excimer-Laserstrahlung bei einer Wellenlänge 248 nm haben gezeigt, dass sich die beim Plasmaätzen an der Ober- fläche ausbildenden Fluorid-Schichten teilweise entfernen lassen. Dadurch konn- ten die Materialabtragsraten deutlich er- höht und eine effektivere Bearbeitung er- reicht werden. In Studien zur Abhängigkeit der Laserfluenz (Energie pro Fläche) zeigte sich außerdem, dass sich die plasmagene- rierten Schichten bei hohen Fluenzen ver- festigen. Dieser Effekt wurde genutzt, um eine gezielte Strukturierung der Oberflä- che durchzuführen. Zunächst wird ein mit einer strukturierten Apertur versehener Eximer-Laserstrahl mit hoher Fluenz auf die Oberfläche gerich- tet. Dadurch werden nur Teilbereiche der Oberfläche belichtet. Gleichzeitig findet ein Plasmaätzprozess statt, der zur Bil- dung einer homogenen Residuenschicht aus nichtflüchtigen Reaktionsprodukten führt. In den laserbestrahlten Bereichen wird diese Schicht modifiziert. Sie verfes- tigt sich und wirkt im Folgenden als Ätz- maske. In einem nächsten Schritt wird ei- ne Abfolge von Laserbestrahlung - nun mit niedriger Fluenz- und reaktivem Plasma- jet-Ätzen ausgeführt. Hierbei werden die nicht verfestigten Schichtbereiche entfernt und die darunterliegende Glasoberfläche plasmachemisch geätzt. Auf diese Weise wird die Struktur in die Tiefe übertragen. Abschließend erfolgt ein nasschemischer Reinigungsschritt, mit dem die maskieren- de Schicht vollständig entfernt wird. Mit diesem Prozess war es möglich, linienar- tige Strukturen mit einer Höhe von 2,5 μm und einer Breite von 25 μm zu erzeugen. A LT E R N AT I V E S T R U K T U R I E R U N G S W E G E In einer weiteren Prozessvariante zur Mi- krostrukturierung von Oberflächen wur- de zunächst eine dünne Resist-Lackschicht auf eine optische Linse per Spincoating aufgetragen. Diese wurde anschließend mittels Laserstrahlablation strukturiert. Danach wurde das erzeugte Li nienmuster mit dem reaktiven Plasmajet in das darun- terliegende Material (in diesem Fall Quarz- glas) übertragen. Der Vorteil der Plasma- und Laserbearbeitung besteht darin, dass sich beide Techniken mit CNC-Bewegungs- systemen kombinieren lassen und somit auch gekrümmte Oberflächen bearbeitet werden können. Damit war es schließlich möglich, eine optische Linse mit diffrakti- ven Strukturen zu versehen. Bestehende Herausforderungen bezüglich der Homo- genität der Strukturen und der Rauheits- entwicklung werden in fortlaufenden (a) Strukturierungsprozess einer Linsenoberfläche durch Laserablation und anschließendem Struktur- übertrag mittels Plasmajet, (b) Ausschnitt des Oberflächenprofils der Linse mit erzeugter sinusoidaler Linienstruktur, (c) resultierendes Beugungsbild bei Durchstrahlung der Linse mit einem Testlaser. Abb.: Thomas Arnold, Robert Heinke

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. 11 s t h g i l h g i H e h c i l ft a h c s n e s s i W Versuchsaufbau (schematisch und real) der Kombination von Plasmajetätzen mit simultaner Laserbestrahlung. Abb.: Klaus Zimmer, Robert Heinke Untersuchungen weiter adressiert. Um hohe Struktur-Aspektverhält- nisse zu erreichen, müssen außer- dem die Resistmaterialien hinsicht- lich ihrer Stabilität im Ätzprozess optimiert werden. Im Unterschied zu konventionellen Methoden, die hauptsächlich auf Vakuumprozessen basieren, läuft die hier erstmals getestete Pro- zesskette vollständig in normaler Atmosphäre ab. Dadurch ist eine flexiblere, schnellere und ener- giesparendere Bearbeitung von komplexen optischen Elementen mit gleichzeitig abbildenden und lichtbeugenden Eigenschaften möglich. So könnten in Zukunft beispielsweise spezielle Linsen für Multispektralkameras hergestellt werden, die in der Qualitätskont- rolle zum Einsatz kommen. Publikationen R. Heinke et al, EPJ Web Conf. 309 (2024) 03022 R. Heinke et al, Phys. Status Solidi A 221 (2024) 2300485 PROJEKTLEITUNG Prof. Dr. Thomas Arnold ist Diplomphysiker und hat an der Universität Leip- zig studiert. Er ist Leiter des Forschungsbereichs Ultra-Präzisionsoberflächen und hat die Professur für Ultrapräzisionsbearbeitung von Oberflächen mit Ionen und Plasmen an der Technischen Uni- versität Dresden inne. Sein Fokus liegt auf der Er- forschung von ionen- und plasmagestützten Form- bearbeitungsprozessen zur Herstellung optischer Oberflächen sowie auf der Entwicklung der dabei eingesetzten Strahlwerkzeuge. Dieses Gemeinschaftsprojekt mit der TU Dresden wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert (FKZ: 674523).

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12 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 W i s s e n s c h a f t l i c h e H i g h l i g h t s Ultra-Präzisionsoberflächen / Lasergestützte Mikro- und Nanostrukturierung Laserplasmen für ultragenaue Bearbeitung optischer Materialien P R Ä Z I S I O N F Ü R O P T I K U N D P H O T O N I K L A S E R P L A S M E N A L S B E A R B E I T U N G S T O O L Die steigenden Anforderungen an Ober- flächen, insbesondere im Bereich der Op- tik und Photonik, machen die Entwicklung neuer Bearbeitungsprozesse und Werk- zeuge erforderlich. Neben der Größe der Werkzeugwirkung auf der Oberfläche sind die Steuerbarkeit und der kraftfreie Werk- zeugeingriff zentrale Herausforderungen für zukünftige Bearbeitungsprozesse. Die Plasmawirkung bei der Laserablation ist schon lange ein Forschungsthema. Die nun durch Ultrakurzpulslaser verfügbaren extrem hohen Laserstrahlintensitäten er- möglichen das Zünden von Plasmen, oh- ne die sonst verwendeten elektrischen Entladungen zu benötigen. Die hohen In- tensitäten, die durch den Laser erzeugt werden, entreißen den Atomen inner- halb kürzester Zeit von weniger als einer milliardstel Sekunde Elektronen, die das Plasma bilden. Darüber hinaus sind Plas- maätzprozesse bei elektrischen Entladun- gen bekannt, die bei der Herstellung von Halbleiterchips weit verbreitet sind. Hieraus ergibt sich der Ansatz, laserindu- zierte Plasmen bei Atmosphärendruck un- ter Nutzung reaktiver Gase zum Ätzen von Oberflächen zu verwenden. Dieser ist im wissenschaftlichen Bereich völlig neu und bietet vielfältige technische Anwendungs- möglichkeiten. Laseranlage im Laser-Technikum des IOM in Betrieb. Bearbeitung einer Silizium-Wafer-Oberfläche mit einem Laserstrahl. Foto: Erik Kazak

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. 13 s t h g i l h g i H e h c i l ft a h c s n e s s i W Links: Optische Aufnahme eines durch einen Laser erzeugten Plasmas vor einer Substratoberfläche. Rechts: Die schematische Darstellung zeigt die Ätzung eines Substrates durch ein Laser-generiertes, reaktives Plasma. Abb.: Martin Ehrhardt, CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) „Die Innovationskraft im Maschinenbau wird durch die laufende Weiterentwicklung von Prozessen getragen. Durch die Erforschung der wissenschaftlichen Grundlagen der Nutzung von Laserplasmen in reaktiven Gasen werden neue Möglichkeiten für die Industrie eröffnet.“ Dr. Martin Ehrhardt AT M O S P H Ä R E N D R U C K - P L A S M E N F Ü R S ÄT Z E N Laserinduzierte Plasmen bei At- mosphärendruck verkörpern ein solches Plasmawerkzeug, das bei der Verwendung von reak- tiven Gasen beispielsweise das Ätzen von Oberflächen ermög- licht. Durch die geringe Größe des Plasmas im Bereich von rund 100 µm, die frei wählbare zeit- liche und räumliche Steuerung sowie die abrupt einstellbare In- tensität eröffnen sich innovative Möglichkeiten zur Bearbeitung von Oberflächen, also beispiels- weise zur Formgebung. Laserinduzierte Plasmen bei At- mosphärendruck bieten aufgrund der guten zeitlichen und räumli- chen Steuerbarkeit, des kraftlosen Werkzeugeingriffs und der schnel- len Einstellung der Plasmawirkung beste Voraussetzungen für die Ent- wicklung industriell gut steuerba- rer Bearbeitungsprozesse. Zukünftiges Potenzial des Verfah- rens liegt auch darin, dass Plasmen – so auch Laserplasmen – neben einer Abtragswirkung auch die Ab- scheidung von Schichten bzw. die Modifizierung von Oberflächen er- lauben. Durch die Verwendung ultrakur- zer Laserpulse zur Plasmagenerie- rung bei Atmosphärendruck wer- den Elektroden für die elektrische Energiezufuhr oder Gefäßwände überflüssig. Da für die Plasmabe- arbeitung kein Vakuum mehr er- forderlich ist, werden Kosten und Energie gespart. Ein Teil der Arbeiten wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert (FKZ: 554597436). PROJEKTLEITUNG Dr. Martin Ehrhardt ist promovierter Physiker mit vorhergehender in- genieurtechnischer Ausbildung. Er arbeitet seit seinem Diplom an unterschiedlichen Problemen der ultrapräzisen Oberflächenbearbeitung mit Laserstrahlung. Nachdem lange die Laserablation im Zentrum seiner Arbeiten stand, widmet er sich nun der Untersuchung von plasmabasierten Be- arbeitungsmethoden unter Nutzung von Lasern. Neben den Laserplasmen erforscht er auch Kom- binationsprozesse mit Laserunterstützung.

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14 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 W i s s e n s c h a f t l i c h e H i g h l i g h t s Ultra-Präzisionsoberflächen / Ionenstrahlgestützte Strukturierung und Glättung Auf dem Weg zur nächsten Chipgeneration: Das EU-Projekt 10ÅCe I N T E R D I S Z I P L I N Ä R U N D E U R O PÄ I S C H Zur Erreichung dieses ambitionierten Ziels vereint das Projekt 30 Partner aus Industrie und Forschung, darunter füh- rende Institutionen wie imec, ASML und ZEISS SMT. Diese enge Zusammenarbeit ermöglicht es, wissenschaftliche Erkennt- nisse direkt in industrielle Prozesse zu übertragen und die nächste Generation von Mikrochips gezielt vorzubereiten. A N D E R G R E N Z E D E S P H Y S I K A L I S C H M A C H B A R E N W I S S E N S C H A F T L I C H E G R U N D - L A G E N U N D F O R T S C H R I T T E Das europäische Forschungsprojekt 10ÅCe (10 Ångstrom CMOS exploration) widmet sich einer der zentralen Herausforderun- gen der modernen Mikroelektronik: Wie lässt sich die stetige Miniaturisierung und Leistungssteigerung von Halbleitern jen- seits bisheriger technologischer Grenzen fortsetzen? Ziel ist es, die CMOS-Chiptech- nologie in den 10-Ångström-Bereich (1 Na- nometer) zu führen – also in eine Größen- ordnung, in der Strukturen nur noch aus wenigen Atomen bestehen. So leistet das Projekt einen wichtigen Bei- trag zur technologischen Souveränität Eu- ropas, stärkt die Innovationskraft entlang der gesamten Wertschöpfungskette und schafft Grundlagen für neue ultrapräzise Fertigungstechnologien mit hohem indus- triellem und gesellschaftlichem Nutzen. Die Arbeiten des IOM knüpfen an die Er- gebnisse des Vorgängerprojekts IT2 (Infor- mation and Communication Technology for the 2 nm Node) an. In Kooperation mit ZEISS SMT wurden dort Grundlagen für die Nutzung extremer ultravioletter Strahlung (EUV, 13,5 nm Wellenlänge) gelegt, die heute die Basis der modernsten Lithogra- phie-Systeme bildet. Im Rahmen von 10ÅCe konnten nun ent- scheidende Fortschritte bei der Optimie- rung der Fertigung von Optiken mit einer hohen numerischen Apertur erzielt wer- den. Durch die präzisere Kontrolle ionen- strahlgestützter Herstellungsprozesse ließ sich die Intensität der eingekoppelten EUV-Strahlung weiter steigern – ein we- sentlicher Schritt hin zu leistungsfähige- ren und energieeffizienteren Mikrochips. Blick in die Prozesskammer der universellen Diagnostikplattform für reaktive Ionenstrahl- prozesse. Foto: Peter Birtel B E D E U T U N G U N D Z U K U N F T S P O T E N Z I A L Die EUV-Lithographie ist die Schlüssel- technologie für jede moderne Mikroelek- tronik. Sie ermöglicht die Herstellung von Prozessoren und Speicherchips, die die Grundlage für Anwendungen von künstli- cher Intelligenz, intelligenten Energienet- zen bis hin zu energieeffizienter Kommuni- kationstechnologie bilden. Durch Projekte wie 10ÅCe wird Europa in die Lage ver- setzt, bei diesen Zukunftstechnologien eigenständig und wettbewerbsfähig zu bleiben. WA S I S T N E U ? 10ÅCe markiert den Übergang von heuti- gen Nanostrukturen zu atomarer Präzision in der Chipfertigung. Das Projekt verbindet europaweit führende Expertise aus Physik, Materialwissenschaft und Präzisionstech- nologie, um die Grenzen der Halbleiter- herstellung neu zu definieren. Publikation Peter Birtel, et al. Surfaces and Interfaces, Volume 64, 2025, 106306

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. 15 s t h g i l h g i H e h c i l ft a h c s n e s s i W „Es ist beeindruckend zu sehen, wie konsequent unsere europäischen Partner den Bereich der Mikro- elektronik vorantreiben. Gleichzeitig ist es eine wert- volle und spannende Erfahrung, Teil dieses starken und innovativen Netzwerks zu sein.“ Dr. Frank Frost Stephan Görsch, wissenschaftlicher Mitarbeiter und Dr. Annemarie Finzel, wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Ionenstrahlätz-Anlage RIBE 450 des IOM. Foto: Erik Kazak Die mit atomarer Präzision gefertigten und aus mehr als hundert Schichten bestehenden Spiegel sind das Herzstück der Maschine für die extrem-ultraviolette-Lithographie mit einer hohen Numerischen Apertur. (Quelle: High-NA-EUV-Lithographie: die nächste EUV-Generation, ZEISS SMT) PROJEKTLEITUNG Dr. Frank Frost ist promovierter Physiker und leitet die For- schungsgruppe Ionenstrahlgestützte Strukturie- rung und Glättung, die sich mit Ionen-Oberflä- chen-Wechselwirkungen, ionenstrahlgestützter Ultrapräzisionsbearbeitung und Materialcharak- terisierung beschäftigt. Ziel seiner Arbeiten ist es, die gewonnenen wissenschaftlichen Erkenntnis- se in industriell nutzbare Fertigungsprozesse zu überführen. Dieses Projekt wird durch das EU-Projekt 10ÅCe (Fördervereinbarung ID 101139972) finanziert und vom Chips Joint Undertaking und seinen Mitgliedern unterstützt, u.a. mit zusätzlichen Fördermittel vom BMFTR und SMWA, den Niederlanden, Belgien, Deutschland, Frankreich, Österreich, Irland und Israel.

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16 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 W i s s e n s c h a f t l i c h e H i g h l i g h t s Ultra-Präzisionsoberflächen / Ionenstrahlgestützte Strukturierung und Glättung Ionenstrahlen formen neue Nanomaterialien Forschende am IOM entwickeln ge- meinsam mit Partnern aus den USA und Deutschland neue Wege, Metalloxide im Nanomaßstab präzise zu formen. Die ent- stehenden Strukturen gelten als Schlüs- selkomponenten für Sensorik, Photonik, Quantentechnologie und Umwelttechnik. Die Ionenquelle übernimmt dabei meh- rere Funktionen zugleich: Sie strukturiert das Substrat vor, steuert Phase und Zu- sammensetzung über reaktiven Ionenbe- schuss und bestimmt die Größe der Na- nostrukturen durch gezielte Formgebung des Ionenstrahls. P R Ä Z I S I O N D U R C H I O N E N - B A S I E R T E S T R U K T U R I E R U N G M E T H O D E N F Ü R KO N T R O L L I E R T E S WA C H S T U M Die Herstellung hochgeordneter eindimen- sionaler (1D) Nanostrukturen erfordert höchste Kontrolle über Material, Morpho- logie und Wachstum. Im Projekt werden dafür niederenergetische Ionenstrahlero- sion und Glanzwinkel-Abscheidung (iG- LAD) kombiniert. Ziel ist die Entwicklung reproduzierba- rer Prozesse zur Herstellung homoge- ner Metalloxid-Nanoheterostrukturen. Um Keimbildung, Wachstum und Struk- tur-entwicklung präzise zu steuern, wird die Abscheidung in Echtzeit mittels spek- troskopischer Ellipsometrie überwacht. Monte-Carlo-Simulationen unterstützen Gemessene Ionenenergieverteilungen für O⁺ und O2⁺ Ionen einer mit Argon und O2 betriebenen Kaufman Ionenquelle in Abhängigkeit der Beamspannung und vorhandener bzw. nicht vorhandener Raumladungskompensation. In den Energieverteilungen sind unterschiedliche Peaks zu sehen, die Rückschlüsse auf Prozesse innerhalb des Plasmas und entlang der Ionentrajektorie zum energieselek- tiven Massenspektrometer schließen lassen, die Ionen wurden dabei ohne Interaktionen extrahiert (Peak-D), sind außerhalb der Ionenquelle entstanden (Peak-A) oder das Ergebnis der Dissoziation eines komplexeren extrahierten Molekülions (Peak-R). Abb. aus: Raymond R. Smith et al, unveröffent- lichtes Manuskript die Analyse des Materialtransports und liefern Einblicke in die Wachstumsmecha- nismen. Weiterhin ist für ein grundlegen- des Verständnis der Ionenstrahlprozesse eine exakte Kenntnis der Ionenstrahl- charakteristik essenziell. Zu Beginn des Projekts wurden daher die Energiever- teilungen und die Zusammensetzung des Ionenstrahls bestimmt. Diese Kenn- größen sind der Schlüssel für eine hoch- präzise Nutzung des Ionenstrahls in den verschiedenen Anwendungen innerhalb des Projekts. WA R U M N A N O S T R U K T U R E N E N T S C H E I D E N D S I N D Dünnschicht-Nanoheterostrukturen ver- einen große Oberfläche, Materialvielfalt und Quanteneffekte – eine Kombinati- on, die zu neuen elektrischen, optischen, photonischen oder magnetischen Funkti- onen führt. Durch kontrollierte Variation von Material, Struktur und Größe lassen sich die Eigenschaften dieser Systeme ex- akt einstellen. Eine präzise Beherrschung der Chemie und Morphologie ist daher zentral für moderne Material- und Ferti- gungskonzepte. Das Projekt "Innovationen bei der Her- stellung eindimensionaler Metalloxid-He- terostrukturen auf der Grundlage von Ionen-Oberflächen-Wechselwirkungen" wird gemeinsam mit der University of Ne- braska–Lincoln (USA) und dem Fraunho- fer IMWS in Halle/Saale durchgeführt. Ein intensiver wissenschaftlicher Austausch bildet das Kernstück der Zusammenar- beit: Während eine US-amerikanische Forscherin am IOM die dort einzigartige Ionenquellendiagnostik zur Analyse zen- traler Prozessparameter nutzte, unter- stützten IOM-Wissen schaftler den Auf- bau der neuen iGLAD-Anlage in den USA.

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17 s t h g i l h g i H e h c i l ft a h c s n e s s i W I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. Parallel wurden erste grundlegen- de Erkenntnisse zu reaktiven Ionen- strahl erosions prozessen bei der Nano- struk turierung von Silizium- und Si li zi um oxidoberflächen gewonnen – ein wichtiger Schritt, um Wachstumsprozes- se künftig gezielt steuern zu können. Die entstehenden Plattformen erlauben Ma- terialkombinationen mit Nanometerprä- zision, die in Zukunft in Quantencompu- tern, Sensorsystemen oder photonischen Bauelementen eingesetzt werden können. Gleichzeitig eröffnen sie skalierbare und ressourcenschonende Herstellungswege. Der Bottom-up-Ansatz der Ionenstrahlpro- zesse birgt das Potenzial, langfristig ener- gieintensive klassische Top-down-Verfah- ren zu ergänzen oder zu ersetzen. Das Projekt erweitert bestehende Synthe- semethoden um gezielte reaktive Ionen- prozesse für Metalloxid-Halbleiter-Nano- strukturen und deren Heterostrukturen. Im Mittelpunkt steht die Entwicklung in- tegrierbarer, skalierbarer Fertigungstech- nologien, die Miniaturisierung, Leistung und Energieeffizienz vereinen. IOM-Wissenschaftler Peter Birtel (8. v. l.) und Erik Rohkamm (10. v. l.) gemeinsam mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Eva Schubert (2. v. r.) im ALD-GLAD-Labor an der University of Nebraska in Lincoln. Foto: Erik Rohkamm „Maßgebend für den Erfolg des Projektes ist die enge internatio- nale Zusammenarbeit mit der University of Nebraska-Lincoln auf US-amerikanischer Seite, die kom- plementäre Expertisen in Nano- fabrikation, Ionentechnologie und Prozessanalyse bündelt.“ Dr. Frank Frost PROJEKTLEITUNG Dr. Frank Frost ist promovierter Physiker und leitet die For- schungsgruppe Ionenstrahlgestützte Strukturie- rung und Glättung, die sich mit Ionen-Oberflä- chen-Wechselwirkungen, ionenstrahlgestützter Ultrapräzisionsbearbeitung und Materialcharak- terisierung beschäftigt. Ziel seiner Arbeiten ist es, die gewonnenen wissenschaftlichen Erkenntnis- se in industriell nutzbare Fertigungsprozesse zu überführen. Dieses Projekt wird gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und der National Science Foundation (SNF) (Projektnummer 505877609).

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18 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 W i s s e n s c h a f t l i c h e H i g h l i g h t s Querschnittseinheit Werkzeuge Neue leistungsstarke elektrische Triebwerke für zukünftige Weltraummissionen dominanten Ausfallmechanismen mit vergleichsweise kurzen Bodendauertests kombinieren. Nur so kann den Missions- planern ein ausreichendes Maß an Evi- denz und Vertrauen in die Zuverlässigkeit der Triebwerke vermittelt werden. Das Hauptziel des Vorhabens besteht darin, die laufenden Entwicklungsaktivi- täten im Bereich der elektrischen Hoch- leistungstriebwerke durch Forschung und Entwicklung über deren zukünfti- ge Einsätze zu ergänzen. Im Fokus ste- hen dabei die Gesamtsystemarchitektur für verschiedene Missionsanwendun- gen, robuste und kostengünstige Ansät- ze zur Qualifizierung, Herstellbarkeit von Lukas Pietzonka, wissenschaftler Mitarbeiter, bei der Justage der optischen Komponenten für die laserinduzierte Fluoreszenzspektroskopie. Foto: Erik Kazak „Die detaillierte Charakterisierung der Betriebseigenschaften der Triebwerke bildet die Grundlage für physikbasierte Modelle, mit denen Erosionsprozesse und vorherrschende Ausfallmodi beschrieben werden können. Auf diese Weise können langwierige, kostenintensive Bodentests reduziert werden.“ Dr. Daniel Spemann Für die Zukunft der Weltraumforschung und -logistik sowie zur Senkung der Trans- portkosten künftiger Nutzlasten im Orbit werden leistungsstarke elektrische Trieb- werke mit einer Leistung von 20 kW und mehr benötigt. Diese befinden sich der- zeit bei europäischen Partnern in Entwick- lung. Bevor sie in die Antriebssysteme von Satelliten oder Raumfahrzeuge integriert werden können, müssen ihre Betriebs- eigenschaften und Lebensdauer durch realistische Bodentests nachgewiesen werden. Diese Tests umfassen in der Re- gel bis zu 150 % der geplanten Ein-Aus-Zy- klen und der kumulierten Betriebszeit im Weltraum. Da die neuen Missionen jedoch Brennzei- ten von mehreren Zehntausend Stunden erfordern, sind mehrjährige Bodentests zur Qualifizierung dieser Hochleistungs- triebwerke praktisch nicht realisierbar. Daher müssen neue Ansätze entwickelt werden, die physikbasierte Modelle der Schlüsselkomponenten, die einem Ver- schleiß unterliegen wie die Entladungs- kammer und die Kathode sowie die Mög- lichkeit, alternative Treibstoffe zu nutzen. Das IOM steuert dazu strahldiagnostische Untersuchungen zur Charakterisierung der Triebwerke in Bodentests bei. Die Arbeiten bauen auf der Advanced Elec- tric Propulsion Diagnostic (AEPD) Platt- form auf, die in zwei vorherigen ESA-ge- förderten Verbundprojekten entwickelt

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19 s t h g i l h g i H e h c i l ft a h c s n e s s i W Aufgebauter Faradaybogen mit Bewegungs system in der Experimentierhalle des IOM. Foto: D. Spemann I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. wurde. Im Rahmen dieser Projekte ent- standen unter anderem eine Faradayson- de zur räumlich aufgelösten Messung der Strahlstromdichte sowie ein Gegenfelda- nalysator zur Bestimmung der Ionenener- gieverteilung, die beide umfassend cha- rakterisiert wurden. Das Konzept der Faradaysonde wurde in einem aktuellen Projekt zu einem halb- kreisförmigen Bogen mit einem Meter Radius erweitert, der 37 einzelne Sonden trägt und vor dem Triebwerk geschwenkt werden kann. Dadurch lässt sich die Emis- sionscharakteristik des Triebwerks im vor- deren Halbraum hochauflösend erfassen. Der Gegenfeldanalysator wurde zentral im Bogen positioniert und erlaubt die Mes- sung der Ionenenergieverteilung in der horizontalen Ebene des Triebwerks. Beide Systeme mussten konstruktiv so ausgelegt werden, dass sie dem sehr hohen Strahl- leistungseintrag im Vakuum standhalten. M O D E L L G E S T Ü T Z T E V E R K Ü R Z U N G V O N T E S T Z E I T E N Die präzise Charakterisierung der Be- triebsparameter liefert die Grundlage für Modelle, mit denen sich Erosionsprozes- se und vorherrschende Ausfallmodi be- schreiben lassen. Dadurch können die bisher langwierigen und kostenintensi- ven Bodentests verkürzt werden. Das spart Ressourcen und beschleunigt auch die Markteinführung der Triebwerke für die Weltraummissionen der Zukunft. E U R O PÄ I S C H E I N N O VAT I O N E N F Ü R H O C H L E I S T U N G S T R I E B - W E R K E Im Rahmen der Kooperation der betei- ligten Partner entstehen erstmals kon- kurrenzfähige europäische Hochleis- tungstriebwerke der 20-kW-Klasse mit missionsoptimierten Architekturen. Parallel dazu werden diagnostische Ver- fahren und Standards für die Bodenquali- fikation weiterentwickelt. Damit trägt das Projekt dazu bei, die technologische Sou- veränität Europas im Bereich elektrischer Raumfahrtantriebe zu stärken. Publikationen S. Scaranzin et al.: Proceedings 39th In- ternational Electric Propulsion Conferen- ce, London, United Kingdom, 2025, Paper IEPC-2025-735. e A. Piragino et al: Proceedings 39th Inter- national Electric Propulsion Conference, London, United Kingdom, 2025, Paper IEPC-2025-647. PROJEKTLEITUNG Dr. Daniel Spemann ist Physiker und beschäftigt sich seit 10 Jahren mit der Entwicklung von Ionenstrahlquellen und -triebwerken sowie deren Diagnostik. Darüber hinaus hat er langjährige Erfahrung in der Mo- difikation von Materialien mittels energetischer Ionen, von der Anwendung von MeV Protonen zur Induktion magnetischer Ordnung durch De- fekt-Engineering in Graphit bis zur Entwicklung der deterministischen Einzelionenimplantation für Quantentechnologien. Dreidimensionale CAD-Darstellung der Einzelkomponenten des Faradaybogens. Das hellgraue Teil ist die Trägerstruktur aus Alumi- nium, die dunkelgrauen Teile sind aus Graphit. Foto: Ronny Woyciechowski Das Projekt wird von der European Health and Digital Executive Agency (HADEA) im Rahmen des Programms Horizon Europe (HORIZON), Call HORIZON- CL4-2022-SPACE-01, unter der Projektnummer 101082532 — CHEOPS Very High-Power Building Blocks (CHEOPS-VHP-BB) gefördert.

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20 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 W i s s e n s c h a f t l i c h e H i g h l i g h t s Oberflächen poröser Membranfilter Entfernung von Spurenschadstoffen aus Wasser mit Hilfe von Photokatalyse und Membranen Innovationsstrategie des Freistaats Sach- sens im Zukunftsfeld Umwelt adressiert wird. Spurenschadstoffe (bspw. Arznei- mittel, Pestizide, PFAS) im Abwasser wer- den durch die bisher eingesetzten Klär- anlagen gar nicht oder nur unzureichend entfernt und gelangen damit in die Um- welt und das Trinkwasser. Ein zusätzli- cher Reinigungsschritt ist nötig, welcher in Deutschland bisher nur in Pilotprojekten umgesetzt wird. Dies liegt an den hohen Energiekosten (Ozon, Nanofiltration/Um- kehrosmose), unzureichender Abtrennung sowie aufwändiger Aufbereitung (Aktiv- kohle) der bisher großtechnisch einge- setzten Technologien (Ozon, Aktivkohle oder Membran). Hocheffiziente photoka- talytische Membranen versprechen eine deutlich energie- und kosteneffizientere Lösung, bislang sind aber keine skalierba- ren Module verfügbar, die eine sinnvolle Pilotierung und damit eine Bestimmung der Ressourceneffizienz und Wirtschaft- lichkeit ermöglichen könnten. P I L O T R E A K T O R I M R E A L B E T R I E B In diesem Projekt wurde ein kontinuierlich arbeitender Membranreaktor zum pho- tokatalytischen Abbau von Spurenschad- stoffen wie Arzneimittelrückständen oder Pestiziden im Pilotmaßstab entwickelt. Vorherige Studien wurden ausschließlich im Labormaßstab und unter idealen Be- dingungen durchgeführt. Die Forschenden konnten nachweisen, dass die Technologie auch in einem realistischen Szenario funk- tionsfähig ist und Arzneimittelrückstände wie bspw. das Schmerzmittel Diclofenac effizient reduziert. Amira Abdul Latif, technische Mitarbeiterin am IOM, am photokatalytischen Membranreaktor. Foto: Erik Kazak T R I N K WA S S E R U N D S P U R E N S C H A D S T O F F E Der Zugang zu sauberem Wasser wird als Menschenrecht anerkannt, aber auf- grund des Klimawandels kommt es auch in Deutschland immer häufiger zur Trink- wasserknappheit. Trinkwassergewinnung aus Abwasser und Oberflächengewässern könnte eine Lösung sein. Spurenschadstof- fe wie Arzneimittelrückstände, Pestizide und per- und polyfluorierte Chemikalien (PFAS), werden bei der Abwasserbehand- lung jedoch nicht ausreichend entfernt und gelangen in die Umwelt und unsere Trinkwasserquellen. P H O T O K ATA LY T I S C H E R M E M B R A N R E A K T O R Reaktor vereint zwei bewährte Techno- logien: die Photokatalyse und die Mem- brantechnologie. Bei der Photokatalyse werden Licht und spezielle Photokatalysa- toren genutzt, um organische Verunreini- gungen im Wasser abzubauen. Die Mem- branintegration ermöglicht die Trennung des Photokatalysators vom gereinigten Wasser in einem einzigen Schritt. Diese kontinuierliche Betriebsweise gewährleis- tet eine zuverlässige Wasserbehandlung und effiziente Entfernung, da organische Verunreinigungen direkt zum Photokata- lysator transportiert und der Abbau be- schleunigt wird. G R E N Z E N B E S T E H E N D E R T E C H N O L O G I E N Der im Projekt „Photokatalytischer Mem- bran-Reaktor zur Entfernung von Spuren- schadstoffen aus Wasser“ entwickelte Die Bundesregierung verfolgt mit ih- rer Nachhaltigkeitsstrategie von 2021 das Ziel, den Zugang zu sauberem Was- ser zu verbessern, was auch in der V I E R T E R E I N I G U N G S S T U F E Die vorgestellte Entwicklung hat das Poten- tial, als Teil einer vierten Reinigungsstufe in

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21 s t h g i l h g i H e h c i l ft a h c s n e s s i W I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. der Abwasserbehandlung zur Anwendung zu kommen. Dabei kann die Kombination aus Photokatalyse und Membrantechnik die technologische Lücke füllen, die ande- re Technologien, wie der Einsatz von Ak- tivkohle (Schadstoffe werden abgetrennt, aber nicht zerstört) oder die Oxidation mit Ozon (Potential zur Erzeugung giftiger Ab- bauprodukte) hinterlassen. Von besonde- rem Interesse könnte neben kommunalen Klärwerken zudem die Klärung von Indus- trieabwässern sein. Die Zukunftsperspek- tive liegt klar auf der weiteren Skalierung und Etablierung der Technologie gemein- sam mit Partnern aus Industrie und Was- serwirtschaft. S K A L I E R B A R E A N W E N D U N G U N T E R R E A L B E D I N G U N G E N Bisherige Arbeiten fanden vornehmlich unter Laborbedingungen in kleinem Maß- stab von wenigen Millilitern statt. Die Mög- lichkeit, Schadstoffe in einem kontinuierli- chen Prozess, der mehrere Liter pro Stunde Funktionsprinzip des photokatalytischen Membran-Reaktors. Abb.: Dr. Kristina Fischer Publikation: S. Liu, et al, Sep. Purif. Technol. 378 (2025) 134589, 10.1016/j.seppur.2025.134589. behandeln kann, effizient zu entfernen, stellt einen wichtigen Schritt hin zu einer industriell nutzbaren Technologie dar. Die Verwendung realer Wasserproben, welche Stoffe enthalten, die den Abbau der Schad- stoffe stören können, war dabei ein zentra- ler Punkt der Entwicklung. Auch hier konn- te der photokatalytische Membran-Reaktor seine Leistungsfähigkeit unter Beweis stel- len und die guten Ergebnisse bestätigen. e Photokatalytischer Membran-Reaktor zur Entfernung von Spurenschadstoffen aus Wasser. Foto: Steffen Becker/significant.pictures „Die Entfernung von Schadstoffen aus dem Abwasser mithilfe von Photokata- lyse-Membran-Reaktoren schützt die menschliche Gesundheit und unsere Ökosysteme.“ Dr. Daniel Breite Fördermittelgeber sind das Sächsisches Staatsministerium für Wirtschaft, Arbeit, Energie und Klimaschutz und der Europäische Fonds für regionale Entwicklung (EFRE), Im Rahmen des Programms „Validierungsförderung“ (Förderkennzeichen: 100711554). PROJEKTLEITUNG Dr. Zahra Niavarani Wissenschaftliche Mitarbeiterin und Dr. Daniel Breite, Gruppenleiter am IOM, haben in Chemie promoviert und befassen sich bereits seit meh- reren Jahren mit dem Thema der Entfernung von Schadstoffen aus Wasser. Zusammen mit dem Projektteam arbeiten sie an einer stetigen Weiterentwicklung des Themas am IOM.

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22 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 W i s s e n s c h a f t l i c h e H i g h l i g h t s Oberflächen poröser Membranfilter Entwicklung eines selbstregulierenden Bioreaktors unter Einsatz adaptiver Hydrogelmembranen Konzept der Funktionsweise eines Pflanzenblatts und des geplanten „Mikrobiellen Blatts“, sowie das zugrunde liegende Reaktionsschema. Abb: Malabika Bera und Lara Heiser Z U V E R L Ä S S I G E B I O K ATA LY S E M I T S O N N E N L I C H T Mikrobielle (Photo)katalyse gilt als effizi- ente und nachhaltige Alternative zu ener- gie- und ressourcenintensiven chemischen Prozessen. Damit dieses Potenzial sowohl wirtschaftlich als auch ökologisch wirk- sam wird, müssen die Systeme unter rea- len Außenbedingungen zuverlässig funk- tionieren, wo Sonnenlicht kostengünstig und in großem Umfang verfügbar ist. Das Konzept steht dabei vor mehreren Her- ausforderungen: Die geringe Konzentrati- onen aktiver Biomasse führt zu geringen Produktionsraten, es herrscht nur eine ge- ringe Resilienz gegenüber schwankender Strahlung und Temperatur und die Lang- zeit-Performance der Biokatalyse ist bis- her begrenzt. Das Schwerpunktprogramm „Lebende Materialien mit adaptiven Funktionen“ der Deutschen Forschungsgemeinschaft setzt genau hier an: Es entwickelt Strategi- en, um die Zelldichte zu erhöhen, Umwelt- schwankungen abzufedern und die kataly- tische Aktivität langfristig zu stabilisieren. Zur Lösung der genannten He raus- forderungen wird das Selbstregulations- prinzip des Pflanzenblatts auf ein lebendes katalytisches Material übertragen. Hierzu werden gentechnisch modifizierte, licht- reaktive Biofilme – bspw. Synechocystis in Kombination mit Pseudomonas – mit hoher Zelldichte in einem porösen Poly- mergerüst kultiviert. An der Bioreaktor- grenze wird dieses Gerüst mit einer auf äußere Reize reagierenden Hydrogelmem- bran versehen. Diese Membran reagiert auf pH- und Tem- peraturänderungen, die aus der metaboli- schen Aktivität der Biofilme und wechseln- den Lichtintensitäten resultieren. Durch Umschalten zwischen gequollenem und kollabiertem Zustand reguliert sie die Durchlässigkeit für Gase und Substrate (z.B. CO₂, O₂ und Cyclohexan) und bildet einen materialbasierten Rückkopplungs- kreis, der den Biofilm automatisch in ei- nem produktiven Arbeitsmodus hält – wie die „Ventilfunktion“ der Stomata im Blatt. Die Hydrogelmembran wird durch elek- tronenstrahlinitiierte Copolymerisation von N-Isopropylacrylamid und Acrylsäure direkt auf dem Polymergerüst syntheti- siert. Übergangsbereiche, Quellgrad und Schichtdicke werden so angepasst, dass Tag-Nacht-Zyklen (Schwach-/Starklicht) und unterschiedliche pH-Werte gezielt steuerbare Schaltzustände hervorrufen. H Y B R I D M AT E R I A L I E N M I T E R H Ö H T E R S TA B I L I TÄT Am IOM wurde die Elektronenstrahlbe- handlung als Technologieplattform ent- wickelt, um Polymeroberflächen gezielt zu modifizieren – etwa durch Hydrophilie- rung, Funktionalisierung oder die Immobi- lisierung von Biomolekülen und Katalysa- toren. Dabei konnten Hydrogel-Schichten initiatorfrei mittels Elektronenstrahl-Po- lymerisation hergestellt werden, was aufgrund des Verzichts auf toxische Ini- tiatoren und Lösungsmittel eine hohe Bio- kompatibilität und Umweltfreundlichkeit gewährleistet. Durch Variation von Strahlendosis und Monomerzusammensetzung ließen sich die mechanischen Eigenschaften, Quell- fähigkeit und Vernetzungsgrade der

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. 23 s t h g i l h g i H e h c i l ft a h c s n e s s i W Schaltzustände der Hydrogelmembran und die damit verbundene selbstregulierte Zufuhr von Cyclohexan als Taktgeber für die katalytische Wandlung zu ε-Caprolacton im Bioreaktor. Abb: Malabika Bera und Lara Heiser „Wir übertragen das Prinzip der Selbstregulation des Pflanzen- blatts in ein lebendes Material, das mit seiner Umgebung kommuniziert – ein biohybrides System, das wie ein künstliches Blatt selbstständig seinen produktiven Zustand erhält.“ Dr. Agnes Schulze Hydrogele präzise einstellen. In Kom- bination mit Biopolymeren wie Gela- tine entstanden so Hybridmaterialien mit erhöhter Stabilität. Diese umfassende Expertise in der elektronenstrahlgestützten Material- funktionalisierung und in der Ent- wicklung poröser, Stimuli-responsi- ver Polymermaterialien bildet nun die Grundlage für die biomimetische Umsetzung eines selbstregulierenden „mikrobiellen Blatts“, das photokataly- tische Prozesse nachhaltig steuern soll. „ M I K R O B I E L L E S B L AT T “ A L S B I O K ATA LY S E S Y S T E M In dieser Fallstudie dient die pH- und lichtgetriebene, selbstregulierte Zu- fuhr von Cyclohexan durch das Hydro- gel als Taktgeber für die katalytische Umwandlung zu ε-Caprolacton, einer Vorstufe wichtiger Polymerbaustei- ne. Durch die enge Kopplung von Mate- rialdesign, Biofilm-Engineering sowie Transport- und Kinetik-Modellierung wird untersucht, wie hohe Zelldich- ten, eine dynamische Substrat- und Gaszufuhr sowie Langzeit stabilität gleichzeitig realisierbar sind. Das Ergebnis ist ein „mikrobielles Blatt“, das ohne komplexe externe Regeltechnik dauerhaft, effizient und autonom arbeitet – und damit den Weg zu nachhaltigen, skalierba- ren Bioprozessen ebnet. So entste- hen selbstregulierende Bioreaktoren, die ihre Umgebung wahrnehmen und sich dynamisch an wechselnde Bedingungen anpassen. Sie sind in biotechnologischen Anwendungen bislang kaum erforscht. PROJEKTLEITUNG PD Dr. habil. Agnes Schulze ist Leiterin des Forschungsbereichs Oberflächen poröser Membranfilter am IOM und verfügt über umfassende Expertise in der Grundlagen- und an- gewandten Forschung zu porösen Polymeren und Membrantechnologien. Sie besitzt fundierte Er- fahrung in der Immobilisierung von Katalysatoren, Enzymen und Nanopartikeln sowie in der Funktio- nalisierung und Verbesserung der Biokompatibili- tät von Polymermaterialien. Das Projekt wurde gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Schwerpunktprogramms SPP2451 „Engineered Living Materials with Adaptive Functions“ (DFG - SPP 2451/SCHU 2612/10-1).

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24 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 W i s s e n s c h a f t l i c h e H i g h l i g h t s Oberflächen poröser Membranfilter Lebende Materialien aus Recyclingkunststoff REM-Aufnahme eines Biofilms innerhalb einer porösen Polymermatrix. Foto: Andrea Prager B E D A R F A N N E U E N L Ö S U N G E N Wissenschaftliche und technologische Innovationen, die zur Reduzierung von Treibhausgasen und Plastikabfällen bei- tragen und gleichzeitig eine nachhaltige Lösung für das derzeitige Futtermittelpro- duktionssystem darstellen, sind dringend erforderlich, um die Probleme des Klima- wandels, der Plastikverschmutzung und der Ernährungssicherheit zu bewältigen. T R E I B H A U S G A S E B I N D E N Das Konzept von REPLACER zielt da- rauf ab, synergistische mikrobielle Biofilmkonsortien auf porösem, recycel- tem Kunststoff zu kultivieren. Das so ent- wickelte erneuerbare, lebende Material bindet Treibhausgase wie Kohlendioxid und Methan und produziert mikrobielle Proteine als hochwertige Futtermittel. Die poröse 3D-Struktur wird dabei ausschließ- lich aus re-PET-Kunststoff-Verbundmem- branen hergestellt, welche ein Gerüst mit einem hohen Verhältnis von Oberfläche zu Volumen und anpassbaren Oberflächen- strukturen und -eigenschaften (Biokom- patibilität) bieten. So wird eine optimale Gas-Flüssigkeits-Trennung für ein produk- tives Biofilmwachstum gewährleistet. WA S S I N D L E B E N D E V E R B U N D W E R K S T O F F E ? Lebende Verbundwerkstoffe, auch Hyb- ride lebende Materialien (HLM) genannt, sind innovative Werkstoffe, die biologi- sche Komponenten (z. B. lebende Zel- len, Mikroorganismen oder biologische Moleküle) mit synthetischen Materiali- en (wie Polymeren, Gelen oder anorgani- schen Strukturen) kombinieren. Ziel ist es, Materialien zu schaffen, die aktiv, anpas- sungsfähig und selbstheilend sind – ähn- lich natürlichen Systemen. Sie vereinen die Funktionalität des Lebendigen (z. B. Wachstum, Stoffwechsel, Reaktion auf

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. 25 s t h g i l h g i H e h c i l ft a h c s n e s s i W Schematische Darstellung der Projektidee: Mikrobielle Biofilmkonsortien werden auf porösen Polymermembranen zu einem lebenden Material kultiviert, welches Treibhausgase wie Kohlendioxid und Methan zu Proteinen als hochwertige Futtermittel verstoffwechselt. Abb.: Dr. Rohan Karande „Klimawandel, Plastikverschmutzung und Ernährungsunsicher- heit und stellen die Welt vor enorme Herausforderungen. Wir gehen diese Herausforderungen an, indem wir hybride lebende Materialien entwickeln und die nachhaltige Produktion von Futterproteinen ermöglichen.“ Dr. Agnes Schulze Reize) mit der Stabilität und Formbar- keit technischer Materialien. Anwen- dungsgebiete liegen in den Bereichen Architektur, Umwelttechnik, Medizin, Robotik und nachhaltige Materialent- wicklung. Am IOM entwickelte und modifizier- te PET-Vliesmaterialien wurden er- folgreich für den Einsatz als lebende Verbundwerkstoffe getestet. Raste- relektronenmikroskopie-Aufnahmen belegen, dass verschiedenste Mikroor- ganismen im Polymergerüst wachsen können. Auf Basis dieser Erkenntnis- se wurde an der Universität Leipzig ein Kaskadenreaktor entwickelt, der 260 cm² äußere Oberfläche aufweist und eine tägliche Biomasseproduktion von bis zu 60 g/m2 erreicht. B E I T R A G Z U K L I M A S C H U T Z U N D K R E I S L A U F W I R T S C H A F T Die REPLACER-Arbeiten tragen im Rah- men des European Green Deal und des Aktionsplans für Kreislaufwirtschaft zu den Zielen der EU-Kommission bei, fortschrittliche, ressourceneffiziente Technologien zu entwickeln, die eine Kreislaufwirtschaft unterstützen. Dar- über hinaus zielt REPLACER darauf ab, die Treibhausgasemissionen und die Umweltverschmutzung durch Kunst- stoffe zu reduzieren sowie Futtermittel mit hoher Wertschöpfung herzustellen. Innovativ am REPLACER-Projekt ist vor allem die Verknüpfung von recycelten Kunststoffen, Mikroorganismen und KI-gestütztem Materialdesign in einem geschlossenen Entwicklungszyklus. Es zielt darauf ab, gleichzeitig CO₂/CH₄ zu binden, Plastik zu recyceln und Protei- ne für Futtermittel zu erzeugen – ein ganzheitlicher, skalierbarer Ansatz zur Umsetzung der Kreislaufwirtschaft und Klimaneutralität. PROJEKTLEITUNG PD Dr. habil. Agnes Schulze ist Leiterin des Forschungsbereichs Oberflächen poröser Membranfilter am IOM und verfügt über umfassende Expertise in der Grundlagen- und an- gewandten Forschung zu porösen Polymeren und Membrantechnologien. Sie besitzt fundierte Er- fahrung in der Immobilisierung von Katalysatoren, Enzymen und Nanopartikeln sowie in der Funktio- nalisierung und Verbesserung der Biokompatibili- tät von Polymermaterialien. Fördermittelgeber ist das Sächsisches Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst, Programm: M-ERA.NET, Förderkennzeichen: 100688422 Projektpartner sind: Universität Leipzig, Holisun SRL, Universität Lettland.

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26 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 W i s s e n s c h a f t l i c h e H i g h l i g h t s Oberflächen poröser Membranfilter Umweltfreundliche Herstellung biokatalytisch aktiver Membranen zur Selbstreinigung H E R A U S F O R D E R U N G E N B E I Ö L H A LT I G E N A B WÄ S S E R N In der europäischen Lebensmittelin- dustrie fallen große Mengen ölhalti- ger Abwässer an, insbesondere bei der Verarbeitung pflanzlicher Öle. Werden sie unzureichend behandelt, entstehen erhebliche Umweltbelastungen. Mem- brantechnologien gelten als effiziente Methode zur Trennung von Öl-Was- ser-Emulsionen, stoßen jedoch an Gren- zen: Fouling vermindert die Leistungsfä- higkeit, erhöht den Energiebedarf und macht chemische Reinigungen notwen- dig. Hinzu kommt, dass konventionelle Membranen meist mit toxischen Lö- sungsmitteln hergestellt werden, was ihre ökologische Bilanz belastet. M E M B R A N H E R S T E L L U N G M I T G R Ü N E N L Ö S U N G S M I T T E L N Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurden Polyethersulfon-(PES)-Hohlfasermem- bra nen entwickelt, welche N,N-Dime- thyl -Lactamid als umweltfreundliches Lö sungsmittel im Phasenseparationspro- zesses nutzen. Die Membranherstellung erfolgte auf Basis eines Design-of-Experi- ments (DoE)-Ansatzes, wodurch sich die Einflüsse zentraler Parameter - darunter PES-Konzentration sowie Menge und Mole kulargewicht des Porenbildners PVP - präzise untersuchen ließen. Besonders das Molekulargewicht des PVP erwies sich als entscheidend für Struktur und mechanische Stabilität. Zudem zeigte sich, dass sich homogene, makrovoid- freie Membranen bereits mit reinem Wasser als Kernlösung erzeugen lassen. Parallel wurde die Elektronenstrahl-in- duzierte Immobilisierung von Enzymen direkt in den Herstellungsprozess inte- griert, um Membranen mit biokatalyti- scher Selbstreinigung zu ermöglichen. sche Belastung der Herstellung reduziert wird. Die entwickelte Membran zeigt eine schwammartige Morphologie, opti- miert durch systematische Variation der DoE-Parameter. Der Verzicht auf zusätz- liche Lösungsmittel in der Kernlösung erlaubt eine noch nachhaltigere Prozess- führung. Durch die simultane Elektro- nenstrahlbehandlung konnten Enzyme kovalent immobilisiert werden, sodass die Membran ölhaltige Verschmutzun- gen selbstständig abbauen kann. Die Ergebnisse zeigen, dass leistungsstarke, strukturell stabile Membranen auch un- ter Einsatz umweltschonender Lösungs- mittel herstellbar sind. A B WA S S E R B E H A N D L U N G : S TA N D U N D P R O B L E M E P O T E N Z I A L F Ü R N A C H H A LT I G E M E M B R A N T E C H N O L O G I E N Die Membrantechnik gilt weitreichend als eine der Schlüsseltechnologien zu- künftiger Wasseraufbereitung. Hierfür müssen jedoch prozessbedingte Prob- leme wie das Fouling reduziert werden, die Reinigung gefoulter Membranen op- timiert werden und zugleich die ökologi- Der Ansatz ermöglicht nicht nur die Re- duktion von Fouling und Chemikalienein- satz, sondern auch eine Verlängerung der Membranlebensdauer. Das datenbasier- te DoE liefert zusätzlich ein Instrument, um Material- und Prozessparameter ge- zielt zu optimieren. Dadurch entstehen Rasterelektronenmikroskopie-Aufnahmen einer neuen Hohlfasermembran im Querschnitt (a) und Detail-Aufnahme der Struktur (b). Abb. aus: Sep. Purif. Technol. (2025), 365, 132625

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27 s t h g i l h g i H e h c i l ft a h c s n e s s i W I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. nachhaltige Alternativen zu etablierten Polymermembranen - mit Relevanz be- sonders für die Lebensmittelindustrie, in der ölhaltige Abwässer in großen Men- gen anfallen. Das IOM besitzt Anlagen im Rolle-zu-Rol- le Maßstab sowohl zur kontinuierlichen Herstellung von Hohlfasermembranen als auch zu deren Modifizierung mit Elek- tronenbestrahlung. Mit dieser eigens für diesen Zweck geschaffenen Infrastruktur kann über die erfolgreiche Umsetzung der grundlegenden Forschungsarbeiten hinaus die Skalierbarkeit der Technologie gezeigt werden. Konrad Leopold, wissenschaftlicher Mitarbeiter, an der Versuchsanlage zur Herstellung von Hohlfasern. Foto: Steffen Becker/significant.pictures „Der Zusammenschluss von Membran herstellung und Elektro- nenstrahlmodifizierung zu einen einzigen Verfahrensschritt trägt maßgeblich zu einer Steigerung der Nachhaltigkeit bei.“ Konrad Leopold Publikation: K.H. Leopold, et al.: Sep. Purif. Technol. (2025), 365, 132625, DOI: 10.1016/j. seppur.2025.132625 Konrad Leopold ist promovierender Chemiker und wurde von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) mit ei- nem Stipendium gefördert (07/2022–06/2025). Er ist seit November 2020 am IOM tätig, zunächst in einer Vertiefungsarbeit und anschließend in seiner Masterarbeit. Seine wissenschaftlichen Schwer- punkte liegen in der Membrantechnologie, ins- besondere in der Hohlfaserherstellung und der Elektronenstrahl-Modifizierung von Polymermem- branen. Schema der Herstellung von Hohlfasermembranen mittels grünem Lösungsmittel in einem Nichtlösungsmittel initiierten Phasen-Separationsprozess. Abb. aus: Sep. Purif. Technol. (2025), 365, 132625. Gefördert von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) mit einem Promotionsstipendium für Konrad Leopold (AZ 2022/015-31).

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28 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 W i s s e n s c h a f t l i c h e H i g h l i g h t s Ultra-Präzisionsoberflächen, Lasergestützte Mikro- und Nanostrukturierung Kleinste Titanoxid-Röhrchen zur Wasserreinigung mit UV-Licht katalytisch aktive Anatas-Nanoröhrchen umgewandelt, um eine Wasserreinigung zu ermöglichen. Dieser Prozess wird mittels Laserbestrah- lung initialisiert. Der technologische An- satz soll den Umwandlungsprozess des amorphen in kristallines Titandioxid (Kris- tallphase: Anatas) gezielt und nur an der Oberfläche auslösen. Dazu wurde ein Femtosekunden-Laser mit einer Wellen- länge von 515 nm verwendet. Der Schlüs- sel zum Erfolg lag in der Verwendung ei- ner hohen Repetitionsrate von 1 MHz in Kombination mit einer systematischen Variation der Scangeschwindigkeit des La- sers. Diese Vorgehensweise ermöglichte eine gezielte Einstellung des thermischen Eintrags des Lasers und damit eine schä- digungsarme Kristallisierung des Titan- dioxids. Die Ergebnisse können für multi- funktionale Membranoberflächen genutzt werden, die sowohl eine Filterfunktion für Partikel als auch eine Reinigungsfunktion gegen schädigende Substanzen vereini- gen. Das Ausheilen mit ultrakurzen La- serpulsen bewirkt eine Anzahl von unter- schiedlichen Prozessen in den amorphen Titandioxid-Nanoröhrchen, die nur eine oberflächennahe, d. h. auf die Nanoröhr- chenschicht begrenzte Wirkung haben. Hierdurch bleibt der polymere Träger in- takt und es kann Energie bei der Herstel- lung gespart werden. Damit können auch thermisch sensible Materialien wie Poly- mere als Träger für die photokatalytisch aktiven Anatas-Nanoröhrchen verwendet werden. Neben der Anatasphase ermöglicht die La- serbestrahlung auch die Herstellung von weiteren kristallinen Phasen, z. B. die Ru- tilphase. Die kristallinen Eigenschaften der Titandioxid-Nanoröhren lassen sich dabei durch die Laserparamter einstellen. Dr. Pierre Lorenz, wissenschaftlicher Mitarbeiter, beim Einrichten der Laseranlage im Laser-Technikum. Foto: Erik Kazak E F F I Z I E N T E A B S C H E I D U N G V O N T I TA N D I OX I D - S C H I C H T E N Titandioxid-Nanotubes haben sich auf- grund ihrer einzigartigen röhrenförmigen Struktur und der daraus resultierenden hohen spezifischen Oberfläche als weg- weisendes Material in der modernen Wasseraufbereitung etabliert. Durch ihre herausragenden photokatalytischen Eigen- schaften können sie unter Lichteinstrah- lung reaktive Sauerstoffspezies erzeugen, die selbst hartnäckige organische Schad- stoffe und Mikroorganismen effizient zer- setzen. Diese Technologie bietet somit ei- nen vielversprechenden und nachhaltigen Ansatz, um die Effi zienz herkömmlicher Filtersysteme bei der Entfernung von Mi- kroschadstoffen deutlich zu steigern. Pho- tokatalytisch aktive Titan dioxidschichten auf Polymermembranen mit hoher Rei- nigungseffizienz sind für zukünftige Ent- wicklungen der Trinkwasseraufbereitung erforderlich. Die Abscheidung/Herstellung von Anatas-Nanoröhrchen, einer photoka- talytisch aktiven Modifikation des Titan- dioxids, ist nur bei hohen Temperaturen effizient möglich, die zu einer Zerstörung der Polymerträgerschichten führen kön- nen. Daher rücken innovative Verfahren in den Fokus der Forschung, um die kris- talline Struktur der Nanoröhrchen ohne thermische Überlastung des Substrats zu realisieren. Eine erfolgreiche Integration dieser aktiven Schichten würde den Weg für selbstreinigende Filtersysteme ebnen, die organische Schadstoffe nachhaltig und ohne zusätzlichen Chemikalieneinsatz eli- minieren. L A S E R I N D U Z I E R T E U M WA N D L U N G Z U A N ATA S Amorphe Titandioxid-Nanoröhrchen- schichten werden am IOM in das photo-

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. „Die Lasertechnik entwickelt sich zu einem Werkzeug zur kosten effizienten Optimierung von Nanostrukturen, die einen Beitrag zur Erreichung der Nachhaltigkeitsziele der UNO leisten.“ Dr. Pierre Lorenz 29 s t h g i l h g i H e h c i l ft a h c s n e s s i W gegen schädigende Substanzen verei- nigen. Ein signifikanter technologischer Vorteil ist die drastische Reduktion der Prozesszeit. Bei der thermischen Um- wandlung von amorphen Titandio- xid-Nanoröhrchen in Anatas wird typi- scherweise Temperaturen von 450 °C benötigt. Diese thermische Kalzinie- rung benötigt oft mehrere Stunden, während bei der Laserkristallisation bei Scangeschwindigkeiten von bis zu 200 mm/s die Umwandlung nahezu in- stantan erfolgt. Der laserbasierte Pro- zess ist nicht nur materialschonend, sondern auch skalierbar für die indus- trielle Massenproduktion von Hochleis- tungsmembranen. Das Ausheilen mit Ultrakurzpulslaser- pulsen bewirkt eine Anzahl von unter- schiedlichen Prozessen in den amor- phen Titandioxid-Nanoröhrchen, die nur eine oberflächennahe, d. h. auf die Nanoröhrchenschicht begrenzte Wir- kung haben. Hierdurch bleibt der po- lymere Träger intakt und es kann Ener- gie bei der Herstellung gespart werden. Damit können auch thermisch sensib- le Materialien wie Polymere als Träger für die photokatalytisch aktiven Ana- tas-Nanoröhrchen verwendet werden. M I N I AT U R I S I E R T E , E F F I Z I E N T E WA S S E R R E I N I G U N G Diese lasergestützte Möglichkeit, Ma- terialien mit spezifischen Eigenschaf- ten auf engstem Raum zu kombinieren, erlaubt die technische Entwicklung von Die Ausheilung von amorphen Titan- dioxid-Nanoröhren erfolgt üblicher- weise thermisch bei hohen Tempera- turen über einen langen Zeitraum, um die gewünschte kristalline Anataspha- se, die die zur Wasserreinigung erfor- derliche photokatalytische Aktivität aufweist, zu erhalten. Hochtempera- turprozesse sind jedoch für typische Membranen, die zur Wasserreinigung verwendet werden und oftmals aus Polymeren bestehen, nicht einsetz- bar, da diese sich thermisch zerset- zen. Mit ultrakurzen Laserpulsen ist nun eine Technologie verfügbar, um den Umwandlungsprozess des Titan- dioxid in Anatas gezielt und nur an der Oberfläche auszulösen. Die Ergebnis- se können für multifunktionale Mem- branoberflächen genutzt werden, die sowohl eine Filterfunktion für Parti- kel als auch eine Reinigungsfunktion Titandioxid-Nanoröhrchen Oben: Draufsicht mit den typischen Poren- durchmessern um 60 nm. Unten: Der Querschnitt der Nanoröhrchen an einer Bruchkante zeigt den Röhren- charakter mit einer Periode der Röhren um 100 nm. Abb.: Pierre Lorenz Produkten zur Wasseraufbereitung in kleinsten Volumina und verbesserte Reinigungsqualitäten. Publikation A. Bernhardt et al: Laser & Photonics Reviews, n/a (2024) 2300778. PROJEKTLEITUNG Dr. Pierre Lorenz ist wissenschaftlicher Mitarbeiter promovierter Physiker und beschäftigt sich seit mehr als einem Jahrzehnt mit Fragen der Anwendung von Ultra- kurzpulslasern. Neben der bisher verfolgten Mik- ro- und Nanostrukturierung von Oberflächen für die Mikrotechnologien stehen nun vermehrt Fra- gen der Verbesserung von Materialeigenschaften für technische Produkte aber auch für Anwendun- gen in den Lebenswissenschaften im Fokus seiner Arbeiten.

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30 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 W i s s e n s c h a f t l i c h e H i g h l i g h t s Oberflächen poröser Membranfilter Wie lichtaktive Gele Bakterien in einzelnen Zellen abtöten Zur Behandlung von Wunden gewinnt die photodynamische Therapie (PDT) auf- grund zunehmender Antibiotikaresisten- zen an Bedeutung. Die PDT kombiniert einen lichtaktiven Farbstoff (Photosensi- bilisator), Licht und Sauerstoff, um reak- tive Sauerstoffspezies zu erzeugen, die lebenswichtige Strukturen von Mikroor- ganismen zerstören und diese so abtö- ten, wodurch sie eine wichtige Ergänzung oder Alternative zu klassischen Antibio- tika darstellt. Um solche Photosensibi- lisatoren gezielt auf Wunden wirken zu lassen, wurden am IOM biokompatible, lichttransparente Hydrogele entwickelt, die sich als Wundauflagen eignen und Wirkstoffe aufnehmen und wieder abge- ben können. Unklar ist bisher, wie genau Photosen- sibilisator-beladene Polyethylen Glycol Diacrylat (PEGDA)-Hydrogele auf einzel- ne Bakterienzellen wirken, insbesondere direkt an der Hydrogeloberfläche und abhängig davon, wie der Photosensibili- sator in das Hydrogel eingebracht wurde (reversibel geladen vs. irreversibel immo- bilisiert). Die Studie kombiniert elektronenstrahl- vernetzte PEGDA-Hydrogele, die mit Pho- tosensibilisator Methylenblau entweder Konzept der Studie: Echtzeit-Untersuchung der Wirkung von durch Licht aktiviertem Methylenblau aus einem Hydrogel heraus auf Bakterien. Abb.: Dr. Ingrid Ortega Publikation: I.V. Ortega et al: ACS Appl. Mater. Interfaces (2024) 16, 5677–5682 reversibel geladen oder irreversibel im Polymernetzwerk immobilisiert werden, mit Messungen zu Freisetzungskinetik und Singulett-Sauerstoff-Bildung, um ihr photodynamisches Verhalten zu cha- rakterisieren. Anschließend wird mittels zeitaufgelöster Einzelzell-Fluoreszenzmi- kroskopie und dem Min-Proteinsystem als physiologischem Reporter verfolgt, wie Escherichia coli in situ auf PDT in den unterschiedlichen Hydrogelen reagiert, um so mechanistische Zusammenhänge zwischen Hydrogeleigenschaften, Pho- tosensibilisator-Mobilität und bakteriel- ler Photoinaktivierung aufzudecken. Zur Durchführung dieser Arbeiten wurde eine erfolgreiche Zusammenarbeit mit dem Madrid Institute for Advanced Stu- dies in Nanoscience aufgebaut. H Y D R O G E L E U N D B A K T E R I E N S T R E S S Bisherige Studien haben gezeigt, dass Hydrogele als Wundauflagen und für die Wirkstofffreisetzung sehr gut geeignet sind und dass speziell PEGDA-Hydrogele ihrer Transparenz vielverspre- wegen chend für lichtbasierte antimikrobiel- le Therapien sind. Es ist auch bekannt, dass man mit dem Min-Proteinsystem in E. coli feine Veränderungen der Bakteri- enphysiologie unter Stress - etwa durch Licht oder Photosensibilisatoren - sicht- bar machen kann. Dennoch ist bisher nur unzureichend verstanden, wie genau Photosensibilisator-beladene Hydroge- le direkt an der Oberfläche auf einzelne Bakterienzellen wirken und wie die Art der Einbettung des Photosensibilisators diese Prozesse beeinflusst. Das zentrale Ergebnis ist, dass die bak- terienabtötende Wirkung stark davon abhängt, wie mobil das Methylenblau im Hydrogel ist: Bei reversibler Beladung

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. 31 s t h g i l h g i H e h c i l ft a h c s n e s s i W Die in der Studie verwendeten zwei verschiedenen Herstellungswege der Hydrogele: Im oberen Fall wurde das Hydrogel durch Elektronen- bestrahlung vernetzt und anschließend mit dem Photosensibilisator Methylenblau beladen (reversibel). Im unteren Beispiel wurde das Hydrogel in Anwesenheit von Methylenblau mittels Elektronenbestrahlung vernetzt. Dadurch ist der Photosensibilisator chemisch im Hydrogel verankert und irreversibel im Hydrogel immobilisiert. Abb.: Dr. Ingrid Ortega „Wir zeigen, wie sich Bakterien an der Oberfläche von photo- sensibilisator-beladenen Hydrogelen durch Licht in Echtzeit verändern und wie die Hydrogelherstellung die bakterielle Inaktivierung bestimmt.“ Tuğçe Şener Raman kann der Farbstoff frei zur Bakterien- membran diffundieren und führt zu einer schnellen Inaktivierung, wäh- rend bei fest im Polymernetzwerk eingebettetem Farbstoff vor allem die diffundierenden Sauerstoff-Spezies die Bakterienmembran indirekt schä- digen. Mithilfe der Echtzeit-Einzel- zell-Fluoreszenzmikroskopie konnte so erstmals klar gezeigt werden, wie die Art der Hydrogelherstellung den Mechanismus der photodynamischen Inaktivierung bestimmt – eine wichti- ge Erkenntnis für das gezielte Design zukünftiger antibakterieller Wundauf- lagen. P O T E N Z I A L F Ü R M O D E R N E W U N D T H E R A P I E N Die Ergebnisse sind besonders rele- vant für die Entwicklung intelligenter Wundauflagen, die mithilfe von Licht gezielt Bakterien abtöten können, ohne auf klassische Antibiotika an- gewiesen zu sein. Damit bietet die Forschung eine mögliche Antwort auf das wachsende Problem antibio- tikaresistenter Keime, vor allem bei chronischen oder schlecht heilenden Wunden. Langfristig könnten die ge- wonnenen mechanistischen Einsich- ten dazu beitragen, Hydrogele je nach Bedarf etwa für schnelle Keimredukti- on oder schonendere, wiederholbare Behandlungen zu entwickeln. Im Unterschied zu vielen bisherigen Studien, die vor allem die allgemei- ne Wirksamkeit von Hydrogelen oder ihre optischen Eigenschaften und an- tibakteriellen Effekte mit einfachen Endpunkt-Tests (z. B. Keimzahlbestim- mung) untersucht haben, wird hier das Geschehen direkt an der Hydroge- loberfläche in Echtzeit auf Einzelzell- niveau verfolgt. Neu ist außerdem, dass zwei unterschiedliche Bela- dungsstrategien für den Photosensi- bilisator (reversibel vs. irreversibel eingebettet) systematisch verglichen und deren unterschiedliche Wirkme- chanismen sichtbar gemacht werden. So wird nicht nur gezeigt, dass die Hy- drogele Bakterien abtöten, sondern wie die Art der Herstellung den Ablauf der photodynamischen Inaktivierung bestimmt. PROJEKTLEITUNG Tuğçe Şener Raman Die Arbeitsschwerpunkte der Chemikerin liegen in der Elektronenstrahl-vermittelten Herstellung und Charakterisierung von biokompatiblen Hybridhy- drogelen, der Beladung mit unterschiedlichen Photosensibilisatoren und Silber-Nanopartikeln sowie ihrem Einsatz in der photodynamischen Therapie. Sie hat dazu ein interdisziplinäres Netz- werk mit der Universitätsklinik Leipzig, der Ma- terialanalytik am IOM und dem Madrid Institute for Advanced Studies in Nanoscience aufgebaut und dazu in den jeweiligen Laboren mitgearbeitet. Gefördert wird die Studie im Rahmen des „Study Abroad Program of the Turkish Ministry of National Education“.

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32 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 W i s s e n s c h a f t l i c h e H i g h l i g h t s Biokompatible und bioaktive Oberflächen Magnetische Nanopartikel in Hydrogelen für Anwendungen in der biomedizinschen Aktuatorik, Wirkstofffreisetzung und Sensorik V O N W E I C H E N M AT E R I A L I E N Z U I N T E L L I G E N T E N S Y S T E M E N Hydrogele biologischen Ursprungs – etwa aus Kollagen oder Zellulose – besitzen ein enormes Potenzial für Anwendungen in der Wirkstofffreisetzung und der regene- rativen Medizin. Sie zeichnen sich durch ihre hervorragen- de Biokompatibilität, Biosorbierbarkeit und Biomimetik aus und können daher direkt im Körper eingesetzt werden, bei- spielsweise als Trägergerüste für Zellen und Gewebe. Durch die Integration bio- kompatibler ferro- oder superparamagne- tischer Nanopartikel in die Hydrogelmatrix entstehen sogenannte Ferrobiohydrogele – neuartige, magnetisch steuerbare Mate- rialien, die spannende Möglichkeiten für biomedizinische Aktuatoren eröffnen. Mit der am IOM etablierten Elektronen- bestrahlungstechnologie wurden solche Bioferrohydrogele gezielt synthetisiert, charakterisiert und hinsichtlich ihres Po- tenzials als biomedizinischer Aktuator op- timiert. M I T H I L F E V O N E L E K T R O N E N - B E S T R A H L U N G Z U R M AT E R I A L - S T E U E R U N G Superparamagnetische Eisenoxid-Nano- partikel (SPIONs) in biologischen Hydro- gelen, z.B. Gelatine und Kollagen, konnten Synthese und Eigenschaften von Ferrohydroge- len. Abb.: TOC-Grafik aus Dietrich et al., Journal of Phys. Chem. C 128, 17013, 2024 dauerhaft immobilisiert werden. Dies wur- de entweder durch eine elektronenstrah- linduzierte kovalente Anbindung oder durch eine geometrische Arretierung in- nerhalb der durch Bestrahlung querver- netzten Matrix erreicht. Das so erzeugte Ferrogel fungiert als magnetomechani- scher Wandler, der sich vielseitig einsetzen lässt: als Aktuator, Kraft- und Dehnungs- sensor, viskoelastisches Dämpfungsele- ment, Heizsystem oder auch als steuerba- re Plattform für die Wirkstofffreisetzung. Während Ferrofluide bereits seit vielen Jahren für technische Anwendungen eta- bliert sind, bilden biokompatible Ferrohy- drogele eine neue, hochinteressante Ma- terialklasse. Durch ihre mechanische und biochemische Anpassungsfähigkeit an bio- logische Gewebe besitzen sie ein großes Potenzial für den Einsatz im Körper. Eine der größten Herausforderungen besteht in der biomimetischen Quervernetzung der Hydrogele. Diese Quervernetzung muss so gestaltet sein, dass sie biologischen Zellen eine Remodellierung des Trägergerüsts – beispielsweise aus rekonstituiertem Kol- lagen – ermöglicht. Genau hier bietet die Elektronenbestrahlung einen entschei- denden Vorteil: Sie erlaubt die Vernetzung ohne den Einsatz zusätzlicher chemischer Reagenzien, die häufig toxisch wirken oder die biologische Funktionalität der Materi- alien beeinträchtigen. S T R U K T U R P R O G R A M M I E R U N G U N D F O R M G E D Ä C H T N I S Es wurden Fäden aus rekonstituiertem Kollagen synthetisiert, deren mechani- sche Eigenschaften sich durch gezielte Elektronenbestrahlung einstellen oder sogar programmieren lassen. Wird wäh- rend der Bestrahlung eine mechanische Vorverspannung angelegt, kann das Ma- terial gezielt in eine gewünschte Struktur überführt werden – ein Prinzip, das die Steuerung von Materialverhalten auf der Mikroebene ermöglicht. Darüber hinaus wurde erstmals ein inver- ser, elektronenstrahlprogrammierbarer Formgedächtniseffekt nachgewiesen und zwar in bestrahlter Methylzellulose. Dieser Effekt erlaubt es, Materialien so zu gestal- ten, dass sie ihre Form unter bestimmten Bedingungen reversibel verändern können – ein Meilenstein für zukünftige intelligen- te Biomaterialien. Weiterhin gelang es, die Synthese in Rich- tung einer Einschrittsynthese voranzutrei- ben: Dabei werden die SPIONs und die Hydrogelmatrix zeitgleich im Elektronen- strahl erzeugt, was den Herstellungspro- zess deutlich vereinfacht und effizienter macht. E L E K T R O N E N S T R A H L S TAT T C H E M I K A L I E N – E I N N E U E R S TA N D A R D Bislang werden biokompatible Hydrogele üblicherweise durch chemische Querver- netzer wie Glutaraldehyd hergestellt. Die- se Stoffe sind jedoch für den biologischen Einsatz problematisch, da sie zelluläre Re- modellierung verhindern und teilweise to- xisch wirken. Die am IOM entwickelte hydrolysebasier- te, elektronenstrahlinduzierte Querver- netzung stellt hier einen echten Game Changer dar. Sie ermöglicht eine biomi- metische Vernetzung ohne jegliche Zu- satzchemikalien und schafft so völlig neue Perspektiven für zellfreundliche, adaptive Hydrogele. Damit rückt die Vision eines bioinspirier- ten, magnetisch steuerbaren Aktuators in greifbare Nähe.

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. 33 s t h g i l h g i H e h c i l ft a h c s n e s s i W „Energetische Elektronen ermöglichen die chemikalienfreie Synthese von biomimeti- schen Gerüsten für Gewebe und Zellen mit intelligenten, steuerbaren Eigenschaften.“ Prof. Dr. Stefan G. Mayr Friedrich Schütte, Wissenschaftlicher Mitarbeiter, misst an der Tensile-Stage Kollagenfäden. Foto: Erik Kazak Publikationen Friedrich Schütte, et al: Springer-Nature Communications Medicine 5 197 (2025) Svenja Dorn, et al: International Journal of Biological Macromolecules 285, 138078 (2025) Inverser Formgedächt- niseffekt in elektronen- strahlprogrammierter Methylzellulose. Abb.: TOC-Grafik aus der Publikation Dorn et al., International Journal of Biological Macromolecu- les 285, 138078, 2025 PROJEKTLEITUNG Prof. Dr. Stefan G. Mayr studierte Physik an der Universität Augsburg und führte seine Promotionsstudien an der Universi- tät Göttigen und dem California Institute of Tech- nology (Caltech) durch. Nach einer einjährigen Postdoc-Zeit an der University of Illinois at Urba- na-Champaign war er dort als Dozent tätig, bevor er einen Ruf nach Göttingen erhielt. Seit 2009 ist er am IOM als Forschungsbereichsleiter tätig. Darüber hinaus hat er eine Professur im Bereich Oberflächenphysik an der Universität Leipzig. Das Projekt wurde gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Schwerpunktprogramms SPP 1681 „Feldgesteuerte Partikel-Matrix-Wechselwirkungen“ (DFG – SPP 1681 / MA 2432/6-3).

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34 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 W i s s e n s c h a f t l i c h e H i g h l i g h t s Werkzeuge Quantensensorik für die Tumorfrüherkennung Wie lässt sich Krebsgewebe schnell und zuverlässig von gesundem Gewebe un- terscheiden – und das anhand möglichst geringer Gewebemengen vom Patienten? Q U A N T E N T E C H N O L O G I E F Ü R D I E K R E B S D I A G N O S T I K Am IOM werden neue Methoden er- probt, um oberflächenmodifizierte, Nitro- gen-Vacancy-Center-(NV-Zentren)-haltige Nanodiamanten für Anwendungen in der modernen Sensorik sowie in der medizini- schen Diagnostik und Bildgebung zu ent- wickeln. Im präparativen Bereich zielten die Untersuchungen auf neuartige Stra- tegien zur Oberflächenmodifizierung von Nanodiamanten durch den Einsatz von Elektronen Bestrahlung ab. Parallel dazu wurde die gezielte Defekterzeugung ge- nutzt, um die sensorischen Eigenschaften der Nanodiamanten präzise einzustellen. Darüber hinaus wurde die Bindung zwi- schen Polymeren und Nanodiamanten sys- tematisch untersucht. Durch diese geziel- ten Modifizierungen konnten eine Vielzahl neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse ge- wonnen werden. Im Bereich der Sensorik konnten eine neue auf Änderungen der Fluoreszenzlebensdauer der NV-Zentren basierte Magnetfeldmessung mit Nano- diamanten demonstriert werden. Zudem wurde die Anwendung polymermodifizier- ter Nanodiamanten für bildgebende Ver- fahren erfolgreich gezeigt, unter anderem im PET/MR-Imaging. Auch wurde gezeigt, dass mit Nanodiamanten Temperaturmes- sungen bis auf die Ebene einzelner Zellen möglich sind. Ein besonderes Highlight der am IOM ist die durchgeführten Forschung Beteiligung am 2025 gestarteten EU-Pro- jekt „NanoDetect“. Das Projekt fokussiert sich auf die Entwicklung einer innovati- ven und zukunftsweisenden Methode zur Krebsdiagnostik, die neue Maßstäbe in der frühzeitigen und präzisen Erkennung von Tumorerkrankungen setzen soll. Grundla- ge bildet das vielversprechende Konzept der sogenannten T1-Relaxometrie, das neue diagnostische Möglichkeiten auf zellulärer Ebene eröffnet. Dabei werden nanoskopische Diamanten als hochsensi- tive optische Sensoren direkt in Zellen ein- gesetzt. Mithilfe gezielter Laseranregung können einzelne Tumorzellen identifiziert werden, die sich durch einen veränderten Zellstoffwechsel von gesundem Gewebe unterscheiden. Im Rahmen des Projekts werden nicht nur die erforderlichen sen- sorischen Materialien weiterentwickelt, sondern auch die gesamte Diagnostikin- frastruktur umfassend optimiert. Dazu zählen insbesondere die Messmethodik, deren technische Umsetzung sowie die Verbesserung der Software, Datenanaly- se und Benutzerfreundlichkeit des Mes- sinstrumentes, um eine spätere klinische Anwendung zu erleichtern. Die Projektpartner aus Deutschland und den Niederlanden bringen dafür Kompe- tenzen aus verschiedenen Fachgebieten wie Molekularbiologie, Materialwissen- schaften, Optik, Elektronik und Informa- tik ein. N E U E D I A G N O S E V E R FA H R E N D R I N G E N D B E N Ö T I G T Jährlich erkranken in Deutschland rund eine halbe Millionen Menschen an Krebs, mit steigender Tendenz (2024: ca. 510.000 Fälle). Weltweit zeigt sich derselbe Trend. Hierbei gleicht kein Tumor dem anderen, was eine der größten Herausforderun- gen in der modernen Medizin darstellt. Oft muss dem Patienten für die Diagno- se daher großflächig Gewebe entnom- men werden, was zu einer starken ge- sundheitlichen Belastung führt. Je nach Krebsart können Diagnostiken Tage dau- ern und größere Gewebemengen des Pa- tienten benötigen. Bei einer Krankheit, die mit fortschreitendem Verlauf schwerer zu behandeln ist, ist dies ein entscheidender Nachteil. Hier setzt unser Projekt an. Es zielt darauf ab, den Weg für eine effektive,

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. 35 s t h g i l h g i H e h c i l ft a h c s n e s s i W Dr. Christian Laube, wissenschaftlicher Mitarbeiter, beim Präparieren von Proben am 10-MeV-Elektronenbeschleuniger. Foto: Erik Kazak „In unserer Forschung kombinieren wir modifizierte Biokompatible Materialien und (Quanten)Sensorik mit dem zentralen Ziel, Erkrankungen so früh wie möglich zu diagnostizieren und somit Leben zu retten.“ Dr. Christian Laube

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36 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 W i s s e n s c h a f t l i c h e H i g h l i g h t s schnelle und personalisierte Tumor-Diag- nostik an geringen Gewebemengen zu eb- nen. Das Projekt gilt als eines der ersten Projekte, welches die NV-Zentren-basierte Relaxometrie als Quantentechnologie zur diagnostischen Tumor-Früherkennung ver- wendet. Es ist daher ein entscheidender Schritt zum Transfer von quantentechno- logischen Ansätzen in den Alltag. T U M O R E R K E N N U N G Ü B E R M A G N E T I S C H E S I G N AT U R E N Das Messprinzip für die Tumorerkennung ist der innovative Kern des Projektes. Die Differenzierung des Gewebes erfolgt da- bei nicht über etablierte Tumormarker, sondern über die Messung von paramag- netischen Spezies, die verstärkt im Tumor gebildet werden. Dabei werden die ent- nommenen Gewebeproben mit NV-Zent- renhaltigen Nanodiamanten versetzt und die Nanodiamanten dann unter Verwen- dung einer optimierten Pulsabfolge mit Laserlicht zum Leuchten angeregt. Das ab- gegebene Fluoreszenzsignal beinhaltet In- formationen über die magnetische Umge- bung der Nanodiamanten (die sogenannte T1-Relaxationszeit). In Tumorgewebe tre- ten vermehrt reaktive Sauerstoffspezies auf (ROS), welche oft paramagnetisch sind, wodurch die gemessene T1-Relaxa- tionszeit verkürzt wird. So kann gesundes Gewebe von Tumorgewebe auf mikrosko- pischer Ebene differenziert werden. Veränderungen der Oberflächenbeschaf- fenheit oder der Partikelgröße einen direk- ten Einfluss auf die Aufnahme der Parti- kel in das Zielgewebe (z. B. Tumorgewebe) haben können, ist die Defektdichte eine Kristallgittereigenschaft, die biologische Prozesse nicht beeinflusst. Ein bislang ungelöstes Problem der T1-Relaxometrie ist die Inhomogenität der T1-Zeiten der NV Zentren einzelner Nanodiamanten. Diese Inhomogenität erschwert das zuverlässige Referenzie- ren der Messungen in komplexem Gewe- be erheblich, was den statistischen Auf- wand deutlich erhöht und somit längere Messzeiten sowie größere Gewebeproben in der medizinischen Diagnostik erforder- lich macht. Die Ursachen dieser Inhomogenität sind vielfältig und umfassen unter anderem die Oberflächenfunktionalität, die Partikelgrö- ße sowie die Gitterqualität der Nanodia- manten. Letztere stellt dabei einen ent- scheidenden Unterschied bezüglich der gezielten Manipulation der sensorischen Eigenschaften der Partikel dar. Während B E S T R A H L U N G F Ü R B E S S E R E T U M O R S E N S O R E N Am IOM wird daher die Wechselwirkung zwischen der Defektkonzentration in Nanodiamanten und den darin enthal- tenen NV-Zentren systematisch unter- sucht. Dazu werden in einem mehrstufi- gen Prozess bestehend aus Bestrahlung und Hochtemperaturbehandlungen, zu- nächst NV-Zentren in den Nanodiamanten erzeugt. Anschließend erfolgt die gezielte und quantitative Erzeugung der Defekt- zentren durch Elektronenbestrahlung un- ter niedrigen Temperaturen. Der Einfluss dieser Defekte auf die T1-Re- laxationszeiten der NV-Zentren soll es ermöglichen, durch geeignete Nach- behandlungen die T1-Zeiten in jedem Darstellung der T1 Zeit Manipulation von NV-Zentren durch gezielte Erzeugung von Defekten in Nanodiamanten. Dieser Ansatz wird im Projekt verfolgt, um homogenes Ausgangsmaterial für die Anwendung in der T1-Relaxometrie herzustellen. Abb.: Christian Laube

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. Repräsentatives horizontales, ko-regist- riertes PET/MR-Bild, das die Biodistribu- tion der modifizierten Nanodiamanten (A) [68Ga]Ga-DFO-ND-Oct und (B) [68Ga]Ga-DOTA-TOC in einer AR42J- Tumor-tragenden CD1-Maus zeigt. Die Strahlungsskala wurde auf 1 bis 30 % ID/cc eingestellt. Die interessierenden Organe sind mit Pfeilen markiert: Sp—Milz, L—Leber, T—Tumor, Bl—Harnblase. Abb.: T. Wanek, et al, Pharmaceuticals, 2024, 17, 514 B R E I T E S A N W E N D U N G S - S P E K T R U M U N D W I R T - S C H A F T L I C H E S P O T E N Z I A L Die Tumordiagnostik auf Basis der NV-zentren-basierten T1-Relaxome- trie verspricht eine breite Anwend- barkeit, da die reaktiven Spezies, die mit dieser Methode detektiert wer- den, in Tumorgewebe weit verbrei- tet sind. Neben dem offensichtlichen Vorteil, Tumore früher zu erkennen und im besten Fall Leben zu retten, birgt dieser Ansatz auch ein erhebli- ches kommerzielles Potenzial. Das im Projekt zu entwickelnde Analysesys- tem, das über das Start-up QTSense vertrieben wird, soll so gestaltet wer- den, dass es in nahezu allen Untersu- chungslaboren einfach installiert und betrieben werden kann. Herstellungsbatch gezielt einzustellen und so eine deutlich höhere Homoge- nität für die relaxometrische Messung zu erreichen. Zur umfassenden Charakterisierung des Einflusses der Defekte auf die Sen- sitivität der Magnetfeldsensorik der NV-Zentren werden neben den kom- plexen Bestrahlungsbehandlungen quantensensorische Untersuchungen durchgeführt. Dazu zählen EPR-, OD- MR- und T1 Zeiten und Fluoreszenz- messungen. Zusätzlich zur Untersu- chung der Wechselwirkung zwischen Defekten und NV-Zentren werden am IOM auch methodische Strategi- en zur Erzeugung einer möglichst ho- mogenen NV-Zentren-Konzentration verfolgt, sowie die Einflüsse der Ober- flächenfunktionalität in die Untersu- chungen einbezogen. Patent C. Laube, Erzeugung von Defekten in Diamanten (DE102024120092.8), Deutsches Patent- und Markenamt. 37 s t h g i l h g i H e h c i l ft a h c s n e s s i W PROJEKTLEITUNG Dr. Christian Laube promovierte am IOM von 2015 bis 2019 im Bereich Materialwissenschaften und ist nach Forschungsaufenthaltn in den USA seit 2021 als Postdoc und Projektleiter tätig. Sein Forschungs- schwerpunkt liegt auf der Anwendung von Elek- tronenstrahltechnologien zur Oberflächenmodi- fizierung und zum Defekt-Engineering nano- und quantensensorischer Materialien. Das Projekt NanoDetect (FKZ: 12161) wird im Rahmen des EU-Programms Interreg VI A Deutschland–Niederlande 2021–2027 gefördert.

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38 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 W i s s e n s c h a f t l i c h e H i g h l i g h t s Barriere- und Präzisionsschichten Biogene Rohstoffe: Eine ressourceneffiziente Lösung für innovative Werkzeugbeschichtungen UV-härtende Beschichtungen haben sich im Hinblick auf Ressourceneffizienz in zahl- reichen Anwendungen etabliert. Neben der niedrigen Prozesstemperatur zeichnet sich diese Technologie dadurch aus, dass in den meisten Fällen mit „100 %-Syste- men“ gearbeitet wird. Dabei handelt es sich um lösemittelfreie Formulierungen, bei denen ausschließlich die Atome auf dem Substrat deponiert werden, die auch nach der Härtung das Beschichtungsma- terial bilden. Vor dem Hintergrund des steigenden Nachhaltigkeitsanspruchs stellt sich nun die Frage, ob und unter welchen Bedin- gungen biobasierte Rohstoffe die bislang fossilbasierten Komponenten bei der For- mulierungsherstellung ersetzen können – mit dem Ziel, den CO₂-Fußabdruck des ge- samten Beschichtungsprozesses weiter zu reduzieren. S U B S T I T U T I O N F O S S I L E R R O H S T O F F E Dieser Fragestellung wurde im Projekt „µBoss“ des WIR!-Bündnisses GRAVOmer nachgegangen, das sich der Entwicklung innovativer Werkzeugoberflächen für Rol- le-zu-Rolle-Strukturierungsprozesse wid- met. Ein zentrales Ziel der Arbeiten am IOM bestand darin, Acrylsäure-basierte Bindemittelkomponenten durch Itacon- säure-basierte Alternativen zu ersetzen, ohne das anspruchsvolle Eigenschaftspro- fil der Beschichtung, insbesondere in Be- zug auf Haftung, Härte und Abriebfestig- keit, zu beeinträchtigen. I TA C O N S Ä U R E A L S N A C H H A LT I G E S B I N D E M I T T E L Itaconsäure gilt als vielversprechender Synthesebaustein für die Herstellung Biogene Itaconsäure-basierte Beschichtungen für innovative Prägezylinder. Abb.: Mirko Naumann biogener Bindemittelrohstoffe, da sie in ihrer chemischen Struktur den in UV-här- tenden Beschichtungen weit verbreiteten Acrylsäurederivaten ähnelt. Aufgrund ih- rer Doppelbindung und zweier Carboxyl- gruppen ist sie zudem vielseitig funktio- nalisierbar. Die Herstellung von Itaconsäure erfolgt überwiegend durch biotechnologische Fermentation von Kohlenhydraten, etwa Glucose, mithilfe des Pilzes Aspergillus ter- reus. Im Jahr 2024 lag die weltweite Pro- duktionsmenge bei rund 80 000 Tonnen. Aus Itaconsäure können über Kondensati- onsreaktionen mit Alkoholen unterschied- liche oligo- und polymere Ester hergestellt werden. Erste Anwendungsszenarien zei- gen deren Eignung als Bindemittelkompo- nenten, unter anderem in Druckfarben. Den Forschenden am IOM gelang es erst- mals, Nanokompositmaterialien auf Basis Itaconsäure-haltiger Bindemittelkompo- nenten zu entwickeln, die das komple- xe Anforderungsprofil polymerbasierter Prägezylinderbeschichtungen beibehal- ten. Eine Modifizierung der Syntheserou- te der Itaconsäureester führte zu einer signifikanten Verbesserung der Repro- duzierbarkeit der hergestellten Chargen um 35 %. Zudem wurde eine reaktive Oberflächenmodifizierung von Siliziumo- xid-Nanopartikeln direkt im Itaconsäure- ester entwickelt, wodurch Bindungsstellen für eine kovalente Einbindung in die Po- lymermatrix geschaffen werden konnten. Diese verbessert die mechananischen Ei- genschaften bei gleichzeitiger Beibehal- tung der Verarbeitbarkeit des Beschich- tungsmaterials. Darüber hinaus wurde ein geeignetes Pro- zessfenster für die UV-Härtung des Kom- positmaterials identifiziert, das industrielle Aushärtegrade mit Restdoppelbindungs- gehalten von ≤ 10 % ermöglicht. Die Bei- mischung der Itaconsäure-basierten Zu- sätze zu fossilbasierten Formulierungen in Konzentrationen bis zu 30 Masseprozent führte zu langzeitstabilen Systemen, ohne das Eigenschaftsprofil der Beschichtung zu beeinträchtigen. T E C H N O L O G I S C H E S P O T E N Z I A L Biogene Präpolymere eröffnen neue Mög- lichkeiten in der Entwicklung funktiona- ler, UV-härtender Nanokompositbeschich- tungen. Potenzielle Anwendungen reichen von Industriebeschichtungen über Barrie- reschichten bis hin zu Oberflächen mit op- tischen Effekten.

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39 s t h g i l h g i H e h c i l ft a h c s n e s s i W I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. Die schrittweise Substitution fossilbasier- ter durch biogene Rohstoffe könnte dem wachsenden globalen Markt für UV-här- tende Beschichtungslösungen mit einem Volumen von rund 8 Mrd. Euro im Jahr 2024 und prognostizierten Wachstums- raten von etwa 10 % neue Impulse ver- leihen. Neben wirtschaftlichen Vorteilen bietet dieser Ansatz ein erhebliches Po- tenzial zur Reduktion von CO₂-Emissionen. Udo Trimper, technischer Mitarbeiter, an der Rolle-zu-Roller-Beschichtungsanlage im Applikationszentrum des IOM. Foto: Erik Kazak „Lackhersteller sind aktuell gefordert, ihr Produktportfolio an Anforderun- gen großer Markeneigentümer mit hohen Nach haltigkeitszielen anzupas- sen und sich damit grundlegend zu erneuern.“ Dr. Ulrike Helmstedt Beschichteter Präge- zylinder mit funktio- nalem UV-härtenden Beschichtungsmaterial der Kaspar Walter Maschinenbaufabrik GmbH & Co. KG. Foto: Mirko Naumann Publikation: Abschlussbericht „WIR! – GRAVOMER – Neuartige Prägeformen mit mikrostrukturbasiert funktionalisierter Gravur für die materialspezifische Optimierung der Abformeigenschaften – µBOSS, TV 4: Erarbeitung polymerer Prägeschichten“, TIB Hannover, 2025 PROJEKTLEITUNG Dr. Ulrike Helmstedt ist Leiterin des Forschungsbereichs Barriere- und Präzisionsschichten und forscht zu UV-basierten Technologien zur Oberflächenmodifizierung, ins- besondere der UV-Härtung von Schichten und Schichtsystemen. Mirko Naumann ist Ingenieur mit Spezialgebiet UV-härtende Druck- und Beschichtungs technologien und topographi- sche Oberflächencha rakterisierung. Das Projekt wurde vom BMFTR im Rahmen des WIR!-Bündnisses „GRAVOmer“ gefördert (FKZ: 03WIR2004D).

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40 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 W i s s e n s c h a f t l i c h e H i g h l i g h t s Oberflächen poröser Membranfilter Künstliche Intelligenz unterstützt die Entwicklung moderner Wasserfilter Eine SHAP-Analyse (Shapley Additive Explanations) unterstützt die Interpretation von ML-Modellen für modifizierte Membranen. Abb.: Martin Schmidt, Sarah Glaß H O H E A N F O R D E R U N G E N A N M O D E R N E M E M B R A N - M AT E R I A L I E N Die weltweit zunehmende Wasserknapp- heit und steigende Umweltbelastung machen die Bereitstellung von sauberem Wasser zu einer der größten Herausforde- rungen unserer Zeit. Poröse Membranfil- ter sind ein vielversprechendes Werkzeug zur Reinigung von Wasser, doch ihre Leis- tungsfähigkeit hängt stark von ihrer Ober- flächenbeschaffenheit ab. Bislang war es kaum möglich, vorherzusagen, wie be- stimmte Material- oder Prozessänderun- gen die Filterleistung beeinflussen. Daher mussten in zeit- und kostenintensiver Ar- beit unzählige Varianten im Labor aufwen- dig hergestellt und getestet werden. Die moderne Membranwissenschaft versucht nun mit Hilfe datengestützter Modelle ei- ne effizientere Materialentwicklung zu er- möglichen. In Kooperation mit dem Helmholtz-Zen- trum Hereon und dem Karlsruher Insti- tut für Technologie (KIT) kombinierte das Forschungsteam Materialwissenschaft mit Künstlicher Intelligenz, genauer gesagt mit maschinellem Lernen (ML). Das IOM nutz- te seine etablierte Elektronenstrahltech- nologie zur Oberflächenmodifizierung von herkömmlichen Membranen. Ziel war es, durch eine direkte Anbindung aminhaltiger Substanzen Membranen mit einer positiven Oberflächenladung und gleichzeitig einem hohen Wasser- fluss herzustellen. Die experimentellen Daten der veränderten Membranfilter wurden genutzt, um Regressionsmodel- le und neuronale Netze zu trainieren, die Zusammenhänge zwischen Herstellungs- parametern, chemischen Strukturen und Materialeigenschaften erkennen. Darüber hinaus wurden die Modelle verwendet, um die Eigenschaften von Membranen vorherzusagen, die mit zwei neuen Sub- stanzen modifiziert wurden. G R E N Z E N K L A S S I S C H E R M E M B R A N E N T W I C K L U N G Seit Jahrzehnten werden poröse Polymer- membranen zur Wasseraufbereitung ein- gesetzt. Sie können je nach Porengröße Bakterien, Schadstoffe und Salze effizient entfernen. Dennoch stoßen herkömmli- che Membranen häufig an Grenzen, etwa durch Fouling (Verschmutzung) oder un- zureichende Selektivität. Eine bewährte Strategie ist die chemische Oberflächen- modifizierung, etwa durch das Einbringen positiv geladener Gruppen, die Schadstof- fe binden können. Die trainierten Regressionsmodelle liefer- ten sehr genaue Vorhersagen für zentrale Leistungseigenschaften wie Wasserfluss oder Oberflächenladung. Dies konnte

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41 s t h g i l h g i H e h c i l ft a h c s n e s s i W I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. insbesondere durch die Auftragung expe- rimenteller gegen vorhergesagter Werte sowie anhand der geringen mittleren ab- soluten Fehler gezeigt werden. Selbst neu entwickelte Membranmodifizierungen, die nicht im Trainingsdatensatz enthal- ten waren, konnten dank der neuronalen Netze mit guter Genauigkeit vorhergesagt und experimentell bestätigt werden. So er- gab sich bei typischen Wasserflüssen von 1000-2000 L/(m² h bar) ein mittlerer Feh- ler von 177 L/(m² h bar). Zudem konnten die Modelle die Oberflächenladung der Membranen in Abhängigkeit des pH-Werts und damit sogenannte Zetapotentialkur- ven vorhersagen. P R Ä Z I S E V O R H E R S A G E N T R O T Z K L E I N E R D AT E N S ÄT Z E Neben der gezielten Vorhersage von Mem- braneigenschaften ermöglicht der Einsatz von ML-Methoden wie der SHAP-Analyse, den Einfluss experimenteller Parameter auf die Zielgrößen zu verstehen. Die Studie belegt darüber hinaus, dass maschinelles Vergleich zwischen vorhergesagten und experimentell ermittelten Membraneigenschaften (a: Wasserfluss; b: Oberflächenladung). Abb. aus: S. Glass et al, ACS Applied Materials & Interfaces 2024, 16, p. 20990 Lernen auch mit vergleichsweise kleinen, aber präzisen Datensätzen in der Lage ist, verlässliche Materialvorhersagen zu treffen. Damit grenzt sich die Arbeit von anderen Ansätzen ab, die meist auf gro- ße Datenmengen angewiesen sind. Die- se neue Herangehensweise eröffnet der Membranwissenschaft einen effizienten, datenbasierten Entwicklungsweg, der Ex- perimente gezielt ergänzt, anstatt sie zu ersetzen. Publikation: S. Glass et al, ACS Applied Materials & Inter- faces 2024, 16, p. 20990 „Maschinelles Lernen kann die Entwicklung leistungsfähiger Mem- branen deutlich beschleunigen und den damit verbundenen Ressourcen- bedarf erheblich senken.“ Dr. Martin Schmidt PROJEKTLEITUNG Dr. Martin Schmidt ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter und befasst sich mit der Entwicklung neuartiger Funktionsmate- rialien, insbesondere adsorptiver, katalytischer sowie bioaktiver Membranen zur Entfernung von Mikroschadstoffen in der Wasseraufbereitung oder Anwendungen in der Bioraffinerie. Zur Be- schleunigung der Materialentwicklung nutzt er datengetriebene Methoden wie die statistische Versuchsplanung (Design of Experiments) und ma- schinelles Lernen. Einfluss verschiedener Parameter und Modelle auf die untersuchten Membraneigenschaften (a: Wasserfluss; b: Oberflächenladung). Abb. aus: S. Glass et al, ACS Applied Materials & Interfaces 2024, 16, p. 20990 Das Projekt wurde im Rahmen einer wissenschaftlichen Zusammenarbeit mit dem Helmholtz-Zentrum Hereon und dem Karlsruher Institut für Technologie durchgeführt.

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42 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 W i s s e n s c h a f t l i c h e H i g h l i g h t s Modellierung und Simulation Ionische Lösungsmittelgemische mit KI-basierten Kraftfeldmodellen modelliert Die beiden Co-Leiter der Querschnittseinheit Modellierung und Simulation, Dr. Stefan Zahn und Dr. Martin Rudolph, bei der Auswertung ihrer Ergebnisse. Foto: Erik Kazak Stark eutektische Lösungsmittel haben einen Schmelzpunkt deutlich unter dem ihrer Einzelkomponenten. Besonders po- pulär sind Gemische bestehend aus Cho- linchlorid und einer organischen Kom- ponente wie Harnstoff. Diese Gemische sind flüssig bei Raumtemperatur. Zudem sind sie nicht nur preiswert, sondern auch umweltfreundlich. Für die Beschreibung auf atomarer Ebene stellen sie jedoch ei- ne besondere Herausforderung dar. Ur- sache hierfür ist die starke Polarisierung der unmittelbaren Umgebung durch die kleinen Ionen wie dem Chlorid-Anion oder Lithium-Kation. Ziel des DFG-Projektes „Die molekularen Geheimnisse stark eu- tektischer Lösungsmittel“ war es, sowohl Struktur als auch Dynamik dieser Systeme verlässlich zu beschreiben, ohne dass ei- ne experimentelle Validierung erforder- lich ist. H E R A U S F O R D E R U N G I N D E R M O D E L L I E R U N G Klassische Kraftfeldmodelle für Systeme mit Ionen können zwar durch eine Ska- lierung der Ladung auf den einzelnen Atomen an experimentelle dynamische Eigenschaften angepasst werden, dies geht jedoch meist zu Lasten der lokalen Struktur. Polarisierbare Kraftfelder neigen dazu, die Wechselwirkungen zwischen kleinen Ionen und Wasserstoffbrücken zu überschätzen. Deshalb wird meist ein Fit an Strukturdaten von Molekulardyna- miksimulationen benötigt, die auf quan- tenchemischen Methoden basieren. Für diese quantenchemische Referenz sind si- gnifikante Ressourcen von Hochleistungs- rechnern erforderlich. Im Jahr 2023 konn- ten wir erstmals zeigen, dass KI-basierte

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43 s t h g i l h g i H e h c i l ft a h c s n e s s i W I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. Kugelstabmodell der Verbindungen innerhalb der untersuchten homologen Reihe. Weiß: H, lila: Li, orange: C, blau: N, rot: O, cyan: F, gelb: S. Abb.: Stefan Zahn Kraftfeldmodelle eine verlässlichere Studie ermöglichen. Das Training der invarianten Modelle basierend auf dem Deep Potential Model benötigte jedoch mehr als 10.000 Referenzda- tenpunkte zum Training des Modells. Es konnte gezeigt werden, dass sich so- wohl die Struktur als auch die Dynamik von stark eutektischen Lösungsmitteln mit äquivarianten Modellen verlässlich beschreiben lassen. Dadurch ist eine Reduktion der Trainingsdaten um eine Größenordnung gegenüber den inva- rianten Modellen möglich. Zudem er- wies sich ein Cutoff von 6 Ångström als ausreichend, obwohl das verwendete Allegro Model strikt lokal ist und damit keine Wechselwirkungen über diesen Cutoff hinaus indirekt berücksichtigt, wie ähnliche Message Passing Archi- tekturen. VERLÄSSLICHE STRUKTUR UND DYNAMIK MIT KI-BASIERTEN KRAFTFELDMODELLEN In der untersuchten homologen Rei- he basierend auf Lithium-Bistriflamid wurden geringe Lithium-Lithium-Ka- tionen Abstände von ca. 3 Ångström gefunden. Diese sind in klassischen Kraftfeldmodellen nicht sichtbar. Zen- tral für dieses Strukturmotiv ist die Verknüpfung der beiden Lithium-Ka- tionen über ein Sauerstoffatom ei- ner Carbonylgruppe der organischen Komponente, zum Beispiel Harnstoff. Die starke Kopplung der beiden Lithi- um-Atome sorgt dafür, dass diese in Phase zueinander schwingen. Zudem wird der Diffusionsmechanismus in- nerhalb der homologen Reihe durch die Stärke dieser Kopplung beeinflusst. Während bei Harnstoff sich Kation und „Mit den etablierten Modellen können wir komplexe Prozesse auf atomistischer Ebene verstehen.“ Dr. Stefan Zahn Anion unabhängig voneinander bewe- gen, sieht man bei N-Methylacetamid eine deutliche korrelierte Diffusion. Dies liegt insbesondere daran, dass im Fall von N-Methylacetamid das Lit- hium-Kation dazu tendiert, zusammen mit seiner Solvatationshülle sich zu be- wegen. Somit wurden nicht nur effiziente äquivariante Deep Learning-basierte Kraftfeldmodelle zur Simulation kom- plexer Systeme etabliert, sondern auch der essenzielle Baustein für den Lithi- um-Diffusionsmechanismus in Lithi- um-Bistriflamid-basierten stark eu- tektischen Lösungsmitteln identifiziert. Publikation O. Shayestehpour, S. Zahn, J. Chem. Phys., 2024, 161, 134505 PROJEKTLEITUNG Dr. Stefan Zahn Der Co-Leiter der Querschnittseinheit Modellie- rung und Simulation hat in der Theoretischen Che- mie promoviert. Schwerpunkt seiner Arbeit sind Simulationen auf atomistischer Ebene. Das Projekt wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert (GZ: ZA 606/8-1).

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44 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 W i s s e n s c h a f t l i c h e H i g h l i g h t s Modellierung und Simulation Neue Modellierungsmethodik für Hochleistungsplasmen H E R A U S F O R D E R U N G E N B E I H iP I M S - P L A S M E N Z I E L : R E C H E N E F F I Z I E N T E H iP I M S - M O D E L L E Die Modellierung von Plasmaentladungen ist eine zentrale Grundlage für das Ver- ständnis und die Optimierung moderner Beschichtungsprozesse. Als Goldstandard gilt hierbei die Particle-in-Cell (PIC)-Me- thode, die eine Vielzahl von Plasmaent- ladungsarten mit hoher Genauigkeit ab- bilden kann. Ihr Nachteil liegt jedoch im enormen Rechenaufwand: Die Simulation großer Parameterbereiche wird dadurch nahezu unmöglich. Besonders bei Entla- dungen mit hohen Leistungsdichten, wie sie beim Hochleistungsimpuls-Magnet- ronsputtern (HiPIMS) auftreten, steigt der Rechenaufwand exponentiell an, sodass klassische PIC-Modelle praktisch nicht mehr anwendbar sind. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, neue Modellierungs- ansätze zu entwickeln, die eine bessere Balance zwischen Recheneffizienz und physikalischer Genauigkeit ermöglichen. Das Ziel eines recheneffizienten Modells für HiPIMS-Entladungen ist es, die Be- ziehung zwischen einstellbaren Prozess- parametern und plasmaphysikalischen und -chemischen Prozessen innerhalb der Entladung aufzuklären. Grundlage dafür ist eine vereinfachte Beschreibung der zugrunde liegenden Physik durch ana- lytische Gleichungen. Plasmachemische Reaktionen zwischen Schwerteilchen und Elektronen werden durch vereinfachen- de Ratengleichungen erfasst. Unbekannte Modellparameter werden anhand experi- menteller Entladungen kalibriert. Ein wesentlicher Vorteil dieses Ansatzes liegt darin, dass trotz der starken Verein- fachungen die dominierenden physikali- schen Wechselwirkungen explizit berück- sichtigt bleiben. Dadurch ist es möglich, Trends im Entladungsverhalten zuverlässig vorherzusagen, ohne auf rechenintensive vollkinetische Simulationen zurückgreifen zu müssen. M AT E R I A L A B H Ä N G I G E P RO- Z E S S E I N HiP I M S-E N T L A D U N G E N Die Erosion der Kathode in einer HiPIMS- Entladung ist stark materialab hängig. Ent- ladungen mit unterschiedlichen Katho- denmaterialien können daher entweder gasdominiert oder metallreich sein. Da- raus ergibt sich die Frage, ob und in wel- chem Ausmaß sich dadurch grundlegen- de Entladungscharakteristiken verändern. Ein besonders wichtiges Merkmal ist dabei die Elektronentemperatur, die die Plasma- chemie maßgeblich bestimmt. E L E K T R O N E N T E M P E R AT U R A L S S C H L Ü S S E L G R Ö S S E Die Modellierung von Entladungen mit unterschiedlichen Kathodenmaterialien Links: Die Elektronentemperatur (Te) in einer HiPIMS-Entladunge hängt vom Material der Kathode und von der Stärke der Kathodenerosion ab (gesputterte Atome pro auftreffendes Ion Yss) ab. Rechts: Eine niedrigere Elektronentemperatur bewirkt eine stark verminderte Rückanziehung von Metallionen auf die Kathode (Anteil der Metallionen, die auf die Kathode gezogen werden, βt,pulse). Abb. aus: K. Barynova et al. Plasma Sources Sci. Technology 34 (2025), © 2025 IOP Publishing Ltd.

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. 45 s t h g i l h g i H e h c i l ft a h c s n e s s i W „Dank des IRM-Modells wissen wir nun sehr genau, wie HiPIMS-Entladungen eingestellt werden und können so gezielt Beschichtungsprozesse entwickeln, um die Forschung an Dünnschichten und industrielle Anwendungen passgenau zu bedienen.“ Dr. Martin Rudolph Hochleistungsimpuls-Magnetronsputtern einer Titankathode in Argonatmosphäre bei Niederdruck. Foto: Erik Kazak der positiv geladenen Metallionen wegen der negativen Spannung der Kathode wieder auf diese zurück- gezogen, was unerwünscht zu ei- ner geringen Abscheiderate führt. Eine niedrigere Elektronentempera- tur hat den Vorteil, dass der mittlere Abstand zwischen Kathode und Ioni- sierung steigt und die Rückanziehung auf die Kathode sinkt. Die gewonnen Erkenntnisse können daher in Zu- kunft zu weniger Energieverbrauch bei HiPIMS-Beschichtungsprozessen führen. Publikation K. Barynova, et al: Plasma Sources Sci. Technol. 34 (2025) 06LT01 zeigt, dass die Elektronentempera- tur tatsächlich stark von der Rate der Kathodenerosion abhängig ist. Bei geringerer Erosion und entspre- chend niedriger Metallatomdich- te wird die Elektronentemperatur vorwiegend durch das hohe Ioni- sierungsniveau der dominanten Ar- gonatomie bestimmt. Metallatome haben typischerweise eine deutlich niedrigere Ionisierungsenergie, was den Anstieg der Elektronentempera- tur in einer Entladung stark dämpft. Eine hohe Metallatomdichte in Ent- ladungen mit hoher Erosionsrate führt daher zu einer merklich niedri- geren Elektronentemperatur. P O T E N Z I A L F Ü R E F F I Z I E N - T E R E B E S C H I C H T U N G E N Durch die Möglichkeit, die Elektro- nentemperatur gezielt zu steuern, lässt sich indirekt beeinflussen, wie hoch der Anteil an Metallionen ist, die zur Beschichtung beitragen. In Hi- PIMS-Entladungen wird der Großteil PROJEKTLEITUNG Dr. Martin Rudolph Der Co-Leiter der Querschnittseinheit Modellie- rung und Simulation ist Plasmaphysiker und be- schäftigt sich mit der Aufklärung von plasmaphy- sikalischen und plasmachemischen Vorgängen in Entladungsplasmen.

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46 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 W i s s e n s c h a f t l i c h e H i g h l i g h t s Materialcharakterisierung und Analytik Neue Einblicke in Ion-Soft-Landing-Schichten „Die bildgebende IR-Mikrospektroskopie gestattet die großflächi- ge ortsaufgelöste chemische Analytik von mittels Ion Soft Landing abgeschiedenen Schichten molekularer Ionen und ermöglicht damit erstmals umfassende Erkenntnisse über die Verteilung verschiedener Ionen sowie bei der Abscheidung entstandener Reaktionsprodukte in den Schichten.“ Dr. Tom Scherzer Dr. Olesya Daikos (links), wissenschaftliche Mitarbeiterin, und Dr. Tom Scherzer, wissenschaftlicher Mitarbeiter, am IR-Mikroskop bei der Auswertung von Spectral Images von Ion-Soft-Landing-Schichten. Foto: Jens Bauer Die Zusammensetzung dünner Schichten, die durch Ion Soft Landing aus molekula- ren Ionen erzeugt werden, ist bislang nur unzureichend verstanden. Der Grund: Komplexe Ladungsausgleichsprozesse, meist Redoxreaktionen, bestimmen die finale Struktur und hängen dabei stark von verschiedenen Parametern ab, unter anderem von der Schichtdicke. Bisherige Analysemethoden liefern meist nur inte- grale Informationen oder zerstören die Schichten vollständig. Um hier Abhilfe zu schaffen, wird IR-basiertes Spectral Ima- ging eingesetzt, um erstmals eine ortsauf- gelöste und zerstörungsfreie Analyse zu ermöglichen. Z E R S T Ö R U N G S F R E I E I R - S P E K T R O S KO P I E Ziel des Vorhabens war es, die molekulare Zusammensetzung von Ion-Soft-Landing- Schichten zerstörungsfrei und mit hoher räumlicher Auflösung zu erfassen. Das IR-Mikroskop des IOM nutzt hierfür einen Focal-Plane-Array-(FPA)-Detektor mit 64 × 64 Pixeln, der bildgebende IR-Spektrosko- pie großer Flächen erlaubt. Durch sequen- tielles Abrastern benachbarter Bereiche können mehrere Quadratmillimeter voll- ständig spektroskopisch untersucht und chemische Strukturen detailliert abgebil- det werden. Werden die Schichten auf Goldsubstraten deponiert, ist eine Messung in Reflexion möglich. Voraussetzung ist jedoch, dass die Schichten deutlich dicker hergestellt werden als üblich - im Bereich mehrerer Mikrometer statt nur weniger Nanome- ter - um die für die IR-Messungen nötige Empfindlichkeit zu erreichen. E N T W I C K L U N G I M J O I N T L A B Im JointLab „Oberflächenmodifizierung mit massenselektierten molekularen Ionen“ werden Verfahren zur Abschei- dung solcher Ionenschichten entwickelt. Die Schichten werden anschließend

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47 s t h g i l h g i H e h c i l ft a h c s n e s s i W I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. umfassend charakterisiert. Für die Schichten mit Dicken im Bereich meh- rerer hundert Nanometer fehlte jedoch bislang eine Methode, die sowohl zer- störungsfrei arbeitet als auch die räum- liche Verteilung verschiedener Ionen und möglicher Verunreinigungen sicht- bar macht. E R S T E O R T S A U F G E L Ö S T E I R - A N A LY S E V O N I O N - S O F T - L A N D I N G - S C H I C H T E N Die nun vorliegenden Untersuchungen ermöglichen erstmals eine ortsaufge- löste IR-Analyse von Ion-Soft-Landing- Schichten. Dazu waren zunächst me- thodische Optimierungen nötig, um trotz der ursprünglich sehr geringen Schichtdicken aussagekräftige Spect- ral Images zu erhalten. Untersucht wurden Schichten zweier molekularer Ionentypen: die Dianionen [B12X12]²− (X = F, Cl, Br, I) sowie das Kati- on [Ru(bpy₃)]²⁺. Beide Spezies wurden einzeln oder kombiniert – nebenein- ander oder übereinander – abgeschie- den. Mithilfe des Spectral Imaging ließ sich anschließend die räumliche Vertei- lung der Ionen klar visualisieren. Ein Schwerpunkt lag auf der Identifi- zierung und Verteilung von Verunrei- nigungen und Gegenionen, die durch Reaktionen mit Luft entstanden sind. Diese umfassen zahlreiche organische und anorganische Spezies. Prof. Dr. Jonas Warneke (rechts), wissenschaftlicher Leiter des JointLabs „Molekulare Ionen- deposition“ am IOM und Professor für physikalische Chemie reaktiver Intermediate an der Universität Leipzig, und Dr. Evgeny Lugovoy (links) an der Apparatur zur Abscheidung von Schichten mit Hilfe des Ion Soft Landing. Foto: Erik Kazak Schichten. Dadurch können Erkenntnisse gewonnen werden, die mit zerstörenden Methoden nicht zugänglich sind. Ein wei- terer Vorteil: Die gleiche Schicht kann an- schließend mit weiteren unterschiedlichen Analysemethoden untersucht werden. Ion-Soft-Landing-Schichten besitzen großes Potenzial für Anwendungen in Sensorik, Katalyse und Nanoelek- tronik. Derzeit stehen jedoch grund- lagenorientierte Fragestellungen im Vordergrund. Die neuen IR-Imaging-Er- gebnisse liefern wichtige Einblicke in Ladungsausgleichsprozesse und tragen wesentlich zum Verständnis der Schich- tentstehung bei. V O R T E I L E Z E R S T Ö R U N G S - F R E I E R A N A LY S E M E T H O D E N Im Gegensatz zu bisherigen Verfah- ren ist die IR-Mikrospektroskopie voll- ständig zerstörungsfrei und erlaubt erstmals großflächige, ortsaufgelös- te Messungen an den empfindlichen PROJEKTLEITUNG Dr. Tom Scherzer ist Diplomphysiker und hat in Polymerphysik promoviert. Der wissenschaftlicher Mitarbeiter arbeitet seit 1994 in verschiedenen Positionen und mit verschiedenen Themen am IOM. Der aktuelle Schwerpunkt seiner Arbeiten liegt auf der Charakterisierung von Oberflächen mit un- terschiedlichen spektroskopischen Techniken inklusive der dazu notwendigen Entwicklung neuer Methoden. Spectral Images von mittels Ion Soft Landing abgeschiedenen Ionen a) [Ru(bpy₃)]2+, b) [B12X12]²⁻ und c) molekularen Spezies mit einer Schwingungsbande um 3300 cm-1, jeweils auf Basis von für die jeweilige Struktur charakteristischen Absorptionsbanden. Die Images wurden durch Abrastern der Probe mit dem FPA-Detektor (7x10 Einzelmessungen mit je 4096 Pixeln) erhalten und basieren auf knapp 300.000 IR-Spektren. Abb.: Dr. Olesya Daikos

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48 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 W i s s e n s c h a f t l i c h e H i g h l i g h t s Inkubator: Explorative Projekte Molekulare Schalter für intelligente Oberflächen Intelligente Oberflächen, die gezielt auf äußere Reize wie elektrische Spannung, Licht oder chemische Veränderungen re- agieren, gelten als Schlüsseltechnologien für energieeffiziente Datenspeicherung, Informationsverarbeitung und hochsensi- tive Sensorik. Eine zentrale Herausforde- rung besteht darin, die elektronischen und strukturellen Veränderungen redoxaktiver Moleküle in verschiedenen Umgebungen – von der Gasphase bis zur Oberfläche – präzise zu verstehen und zu kontrollieren. V O M E I N Z E L N E N M O L E K Ü L Z U R S C H A LT B A R E N O B E R F L Ä C H E Das Ziel der Forschung ist es, Grundlagen für Oberflächen zu schaffen, auf denen einzelne Moleküle definierte Redoxwech- sel vollziehen und dadurch Funktionalität erzeugen. Dazu synthetisieren wir redox- aktive Polyoxometallat (POM)-Moleküle, immobilisieren sie auf Oberflächen und untersuchen ihr Schaltverhalten. Zum Einsatz kommen Methoden der Ober- flächenfunktionalisierung, Rastersonden- mikroskopie, spektroskopische Analytik sowie die Rasterelektrochemische Zell- mikroskopie (SECCM). Diese Kombination ermöglicht es, den Übergang vom isolier- ten Molekül zu einer interaktiven, kollektiv schaltenden Oberfläche nachzuvollziehen. POM-Moleküle können mehrere Elektro- nen reversibel aufnehmen und abgeben, ohne ihre Grundstruktur zu verändern – ein entscheidender Vorteil für robuste Schaltprozesse. die Einflüsse chemischer Modifikationen der Moleküle in verschiedenen Aggre- gatzuständen systematisch untersucht. Gleichzeitig wurde SECCM weiterentwi- ckelt, um lokale Redoxprozesse mit hoher räumlicher Auflösung sichtbar zu machen. Diese Ansätze ermöglichen es erstmals, die elektronischen Eigenschaften einzel- ner Moleküle gezielt zu beeinflussen und ihre Wechselwirkungen mit der Umge- bung präzise zu steuern. S C H A LT E N M I T N A N O M E T E R - P R Ä Z I S I O N Die Ergebnisse zeigen, dass sich das Schaltverhalten der Moleküle durch maß- geschneiderte Oberflächenfunktionalisie- rung gezielt einstellen lässt. Mittels SECCM konnte die Aktivität einzelner Schaltzen- tren auf der Oberfläche mit nanometer- genauer Auflösung kartiert werden. So lassen sich molekulare Struktur, Redox- potential und Oberflächenreaktivität di- rekt miteinander korrelieren – ein bedeu- tender Schritt hin zu programmierbaren, intelligenten Oberflächen. P E R S P E K T I V E N F Ü R L E R N FÄ H I G E M AT E R I A L I E N In enger Zusammenarbeit mit Forschungs- partnern aus Leuven und Warwick wurden Redoxschaltbare Oberflächen bieten neue Möglichkeiten für molekulare Digitale Kodierung durch Redoxzustände ober- flächengebundener POM-Molekühle. Abb. aus: Trends in Chemistry, Cell Press Datenspeicher, elektrochemische Senso- ren und lernfähige Materialien. Langfris- tig könnten solche Systeme als Bausteine neuromorpher Elektronik dienen, bei de- nen Oberflächen selbst wie synaptische Netzwerke funktionieren – ein Ansatz für chemisch gesteuerte, „denkfähige“ Ma- terialien. V O M M O L E K Ü L Z U R F U N K T I O N A L E N I N T E L L I G E N Z Neu an dieser Arbeit ist die skalenüber- greifende Betrachtung: von der Molekü- lebene über die chemisch modifizierte Oberfläche bis hin zu funktionalen Schal- tarchitekturen. Erstmals konnte gezeigt werden, wie sich elektronische Eigen- schaften einzelner POM-Moleküle durch gezielte Modifikation und Oberflächende- sign steuern lassen und wie diese Prozesse in situ und unter Umgebungsbedingungen beobachtet werden können. Patente: E. Vogelsberg, C. Hackl, K. Y. Monakhov, Neue che- mische Verbindung für einen elektrochemischen Sensor (DE102023114778.1), Deutsches Patent- und Markenamt. E. Vogelsberg, K. Y. Monakhov, Polyoxovanadat als Photoinitiator in der Polymerisation von Mo- nomeren bzw. Oligomeren (DE102023123638.5), Deutsches Patent- und Markenamt.

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. 49 s t h g i l h g i H e h c i l ft a h c s n e s s i W „Wenn einzelne Moleküle an der Oberfläche lernen, auf elektrische Impulse zu reagieren, wird die Grenze zwischen Chemie und Elektronik neu gezogen.“ Dr. Kirill Monakhov Dr. Yusen Luo, wissenschaftliche Mitarbeiterin, am Photoelektronenemissionsmikroskopie (PEEM), das zur Untersuchung von molekularen Schichten und Einzelmolekülen auf Oberflächen genutzt wird. Foto: Erik Kazak Publikationen F. Yang et al., Adv. Mater. Interfaces (2024) 11, 2400411. N. Al-Shamery et al., Trends in Chemistry (2025) 7, 494–496 PROJEKTLEITUNG Dr. Kirill Monakhov ist Gruppenleiter am IOM und Chemiker. Er kon- zentriert sich auf die Chemie molekularer Metal- loxide und molekularbasierter Hybridmaterialien und deren Anwendung in der Materialwissen- schaft. Verhalten verschiedener POM-Molekühle in unterschiedlichen Aggregatzuständen. Abb. aus: Advanced Materials Interfaces, Wiley Gefördert wird das Vorhaben durch das Institute of Advanced Study (IAS) der Universität Warwick im Rahmen des IAS Visiting Professorship Award, sowie durch das DFG-Schwerpunktprogramm SPP 2262 MemrisTec und den Transregio-Sonderforschungsbereich TRR 368 HYP*MOL.

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50 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 W i s s e n s c h a f t l i c h e H i g h l i g h t s Inkubator: Explorative Projekte und Barriere- und Präzisionsschichten Vom Molekül zum funktionalen Oxid: Eine neue Route zu energieeffizienten Speichermaterialien „Wir verwandeln präzise molekulare Bausteine direkt in funktionale Oxide – ein Paradigmenwechsel, der Energie spart und die Materialqualität auf ein neues Niveau hebt.“ Dr. Jürgen W. Gerlach Dr. Jürgen W. Gerlach, wissenschaftlicher Mitarbeiter, am Röntgenstrahldiffraktometerr, das zur Charakterisierung von Dünnschichten dient. Foto: Erik Kazak Der stetig steigende Bedarf an ener- gieeffizienten Datenspeichern stellt die Materialforschung vor große Herausfor- derungen. Besonders sogenannte mem- ristive Speicher, Materialien, die sich an frühere elektrische Zustände „erinnern“, gelten als vielversprechende Alterna- tive zu herkömmlichen Technologien. Sie basieren auf dünnen Oxidschichten aus Übergangsmetallen, die durch ge- zielte Änderungen der Metallvalenzen zwischen verschiedenen Widerstands- zuständen geschaltet werden können. Bis- herige Herstellungsverfahren, etwa Mag- netronsputtern, Pulsed Laser Deposition (PLD) oder Atomic Layer Deposition (ALD), sind energieintensiv und erfordern hohe Prozesstemperaturen. Zudem führen sie zu ungleichmäßigen Schichtzusammen- setzungen, was die Materialqualität und Schaltstabilität einschränkt. Ziel des vom IOM koordinierten DFG-Pro- jekt „House-of-Oxides“ ist es, eine ener- giearme und zugleich präzise Methode zur Herstellung gemischtmetallischer Oxid- schichten zu entwickeln. M O L E K U L A R E R A N S AT Z F Ü R P R Ä Z I S E O X I D S T R U K T U R E N Mit „House-of-Oxides“ wird ein mo- lekularbasierter Ansatz verfolgt: Statt Oxidschichten direkt unter Hochtempe- raturbedingungen abzuscheiden, werden zunächst exakt definierte Übergangsme- tall-Oxo-Cluster synthetisiert – kleine, stabile Molekülbausteine, die mehrere Metallzentren in präziser Anordnung ent- halten. Sie werden auf unterschiedlichen Substraten abgeschieden und anschlie- ßend durch moderate Wärmebehandlung von höchstens 300 °C oder UV-Bestrah- lung in hochgeordnete gemischtmetalli- sche Oxidschichten umgewandelt. Das ermöglicht eine deutliche Energieein- sparung und bringt damit entscheidende Vorteile.

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51 s t h g i l h g i H e h c i l ft a h c s n e s s i W Netzwerke der Funktionalität aus molekularen Fragmenten. Zr6Co6-Oxo-Film auf SiO2/Si(100), hergestellt durch energieeffizienten Niedrig- temperatur-Clusteransatz (100 µm). Abb.: Mafaz Ahmed I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. Übergangsmetalloxide sind zent- rale Funktionsmaterialien in der Elektronik, Katalyse und Energie- speicherung. In den letzten Jahren hat sich gezeigt, dass insbesonde- re gemischte Oxide, also Kombi- nationen verschiedener Metalle, besonders stabile und schaltakti- ve Schichten bilden können. Kon- ventionelle Verfahren erreichen je- doch nur selten eine gleichmäßige Verteilung der Metalle auf atoma- rer Ebene. Hier eröffnet die Nut- zung molekularer Cluster als „Bau- pläne“ für die spätere Oxidstruktur eine völlig neue Dimension an Prä- zision in der Materialherstellung. Im Rahmen des Projekts konnten erstmals Zirkonium- und Cer-ba- sierte Oxo-Cluster mit verschiede- nen 3d-, 4f- und Erdalkalimetallen erfolgreich synthetisiert, stabili- siert und auf unterschiedlichen Oberflächen abgeschieden wer- den. Nach anschließender ther- mischer oder photochemischer Umwandlung entstanden pha- senreine, homogen durchmischte Oxidschichten – ein entscheiden- der Fortschritt gegenüber bishe- rigen Hochtemperaturprozessen. Die Methode ermöglicht nicht nur eine energiesparende Produktion, sondern erlaubt auch eine gezielte Kontrolle der Materialzusammen- setzung auf molekularer Ebene. Die im Projekt entwickelte Nieder- temperatur-Route eröffnet neue Perspektiven für die nachhaltige Produktion moderner Elektronik- materialien. Neben memristiven Speichern könnten die so erzeug- ten Oxidschichten auch in Senso- rik, katalytischen Prozessen oder als transparente Elektroden An- wendung finden. Langfristig trägt die Methode dazu bei, ressour- censchonende und skalierbare Produktionsprozesse für zukünf- tige Elektronikkomponenten zu etablieren. Die Innovation liegt in der Nutzung exakt definierter, organisch funk- tionalisierter Metall-Oxo-Cluster als Vorläufer für Oxidschichten. Damit wird die Zusammenset- zung der späteren Oxide bereits auf molekularer Ebene festgelegt – ein entscheidender Unterschied zu rein physikalischen Hochtempe- raturverfahren. Zudem kombiniert die Methode chemische Präzision mit niedriger Prozessenergie – ei- ne bislang einzigartige Verbindung. PROJEKTLEITUNG Dr. Kirill Monakhov ist Gruppenleiter am IOM und Chemiker. Er kon- zentriert sich auf die Chemie molekularer Metal- loxide und molekularbasierter Hybridmaterialien und deren Anwendung in der Materialwissen- schaft. Dr. Jürgen W. Gerlach ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter am und Phy- siker mit Spezialisierung auf die Grundlagenfor- schung zur Abscheidung dünner Schichten mit unterschiedlichen physikalischen Schichtdepositi- onsmethoden sowie auf deren Charakterisierung. Strukturen von Einzelmolekül-Präkursoren (Metall-Oxo-Clustern) auf Basis von Zr (links) und Ce (rechts) zur Herstellung von Oxidschichten. Abb.: Kirill Monakhov Dieses Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert (FKZ: 537270815).

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52 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 W i s s e n s c h a f t l i c h e H i g h l i g h t s Materialcharakterisierung und Analytik / Leipziger nanoAnanlytikum (LenA) Schichtstrukturen neu gedacht: Wie Atome Materialien formen Moderne Funktionsmaterialien basieren zunehmend auf komplexen, schichtarti- gen Strukturen, in denen bereits kleinste atomare Verschiebungen die elektrischen oder thermischen Eigenschaften maßgeb- lich verändern. Zwei aktuelle Studien am Leipziger nanoAnalytikum (LenA) zeigen eindrucksvoll, wie solche Umordnungen und neuartigen Schichtstrukturen erst- mals direkt sichtbar gemacht werden kön- nen und welche Bedeutung dies für künfti- ge Speichertechnologien und thermische Anwendungen hat. gelang es, die strukturellen Veränderun- gen während des Erhitzens unmittelbar zu beobachten. Ergänzende in-situ-Rönt- genmessungen bestätigten die Ergebnisse. Dabei wurde sichtbar, wie sich anfänglich ungeordnete Leerstellen in geordnete, geschichtete Strukturen umwandeln und welche transienten Zwischenzustände die- sen Übergang ermöglichen. Auch der lan- ge gesuchte Nachweis, dass isolierte Va- kanzschichten zu van-der-Waals-ähnlichen Lücken kollabieren, konnte experimentell erbracht werden. G e- S b- Te: S P E I C H E R W E R K - S T O F F E W E C H S E L N S T R U K T U R Phasenwechselmaterialien auf Basis von Ge-Sb-Te (GST) bilden das Herzstück neu- artiger Daten- und neuromorpher Spei- cherkonzepte. Sie können zwischen amor- phen und kristallinen Zuständen wechseln – ein Prozess, bei dem Atome ihre Plätze in charakteristischer Weise neu ordnen. Ob- wohl diese Mechanismen zentral für die Funktion solcher Speicher sind, waren De- tails der kristallin-zu-kristallin-Übergänge bislang nur theoretisch beschrieben. Mit einem in-situ-Heizmodul im hochauflö- senden Transmissions ektronenmikroskop Diese Erkenntnisse liefern ein tiefes Ver- ständnis der atomaren Transformations- mechanismen in GST und eröffnen neue Möglichkeiten, Mikrostruktur und Sta- bilität gezielt zu steuern – ein wichtiger Schritt hin zu schnelleren, zuverlässigeren und energieeffizienteren Speichertechno- logien. C U ₇ T E ₄: P R Ä Z I S E KO N T R O L L E Während GST vor allem für elektroni- sche Speicher relevant ist, spielt Kupfer- tellurid eine wichtige Rolle in Bereichen, in denen Wärme- und Ladungstransport präzise kontrolliert werden müssen. Die Struktur des Materials war jedoch bislang unvollständig verstanden. Frühere Model- le beschrieben ausschließlich zweischich- tige Phasen – doch theoretische Hinweise auf weitere Varianten konnten experimen- tell nie eindeutig bestätigt werden. Durch hochauflösende Elektronenmikro- skopie und begleitende Bildsimulationen gelang nun erstmals der experimentel- le Nachweis einer dreischichtigen Cu₇- Te₄-Struktur. Sichtbar wurden nicht nur die Abfolge der Tellur-Lagen, sondern auch die Ordnung und Unordnung innerhalb des Kupfer-Subgitters sowie charakteristische

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. 53 s t h g i l h g i H e h c i l ft a h c s n e s s i W Agnes Mill, technische Mitarbeiterin, und Nils Braun, wissenschaftlicher Mitarbeiter, an der Focused Ion Beam-Anlage, die zur Präparation von TEM-Proben genutzt wird. Foto: Erik Kazak Publikationen: A. Lotnyk et al: Acta Mater. 266 (2024) 119670 A. Lotnyk et al: ACS Appl. Nano Mater. 8 (2025) 11621-11628

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54 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 W i s s e n s c h a f t l i c h e H i g h l i g h t s Links: Schematische Darstellung des Schertransformationsmechanismus im GST-System sowie des Kollapses der Vakanzschichten (VLs) zu van-der-Waals-ähnlichen Lücken (vdW-Gaps). (a) vo-structure bestehend aus drei durch VLs getrennten GST-Einheiten. (b) i-structure ist Zwischenstruktur. (c) t-structure ist endgültige stabile Struktur. Rechts: Atomaufgelöste Abbildungen. (a) Experimentelles Bild der neuen Cu7Te4-Struktur und (b) simuliertes Bild basierend auf dem vorgeschlagenen Strukturmodell. Defekte in der Cu7Te4-Struktur: (c) Zwillingsgrenze und (d) Stapelfehler. Abb.: Andriy Lotnyk solcher Oberflächen für Anwendungen in der Mikroelektronik. Neben der Forschung bietet das LenA um- fangreiche Möglichkeiten zur strukturellen und chemischen Charakterisierung funk- tionaler Materialien und Oberflächen auf Nanoskala. Es stellt Zugang zu modernster Elektronenanalytik bereit, darunter aber- rationskorrigiertes TEM, Environmental Scanning Electron Microscopy (ESEM) so- wie präzise Probenpräparation mittels Fo- cused Ion Beam (FIB), NanoMill und Ul- tramikrotomie. Durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit innerhalb des IOM sowie mit externen Kooperationspartnern leis- tet das LenA einen maßgeblichen Beitrag zur Material- und Methodenentwicklung. Defekte. Zudem zeigte sich, dass die drei- schichtige Phase durch kurze atomare Be- wegungen in die bekannte zweischichtige Variante übergehen kann. Die neu gewonnenen Einsichten eröffnen Perspektiven für Anwendungen in der Thermoelektrik, da strukturelle Defekte die Wärmeleitung gezielt beeinflussen und damit maßgeschneiderte Materialeigen- schaften ermöglichen. AT O M A R E A U F K L Ä R U N G F Ü R F U N K T I O N A L E D E S I G N S Beide Studien demonstrieren, wie ent- scheidend atomare Strukturinformation für das Verständnis und die Weiterent- wicklung moderner Funktionsmaterialien ist – sei es zur Datenspeicherung oder zur Kontrolle thermischer Eigenschaften. Mit modernster Elektronenmikroskopie und ergänzenden Analyseverfahren gelingt es, bislang verborgene Zwischenzustän- de, Defekte und Schichtstrukturen sicht- bar zu machen. Die Ergebnisse bilden eine Grundlage für Materialien, deren Eigen- schaften sich gezielt über ihre atomare Architektur einstellen lassen. Die Entwicklung innovativer Materialien und Oberflächen erfordert ein tiefgehen- des Verständnis ihrer atomaren Struktu- ren, Defekte und Grenzflächen, da diese die Materialeigenschaften maßgeblich bestimmen. Die Erforschung nanoskaliger Strukturen spielt dabei eine entscheiden- de Rolle. Am IOM wird dieses Wissen am LenA gebündelt und kontinuierlich weiter ausgebaut. Die Forschungsaktivitäten am LenA kon- zentrieren sich auf die Aufklärung der rea len Struktur unterschiedlichster Ma- terialsysteme sowie auf die Untersu- chung dynamischer Prozesse mittels in-si- tu-Transmissionselektronenmikroskopie (TEM). Auf diese Weise lassen sich struk- turelle Veränderungen unter realistischen Bedingungen, etwa bei Temperaturände- rungen oder Elektronenstrahlbestrahlung, direkt und detailliert beobachten. Sowohl grundlegende als auch anwendungsnahe Fragestellungen werden bearbeitet. Der- zeit widmet sich die Forschung am LenA der Untersuchung der atomaren Struktur schaltbarer Oberflächen, ihres Einflus- ses auf Materialeigenschaften sowie der gezielten Herstellung und Modifikation

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. „Direkte nanoskalige Beobachtungen ermög- lichen Einblicke in atomare Neuanordnungen und lokale Strukturen neu entstehender Phasen; selbst kleinste Veränderungen bilden neue Anordnungen und beeinflussen Material eigenschaften.“ Dr. Andriy Lotnyk 55 s t h g i l h g i H e h c i l ft a h c s n e s s i W PROJEKTLEITUNG Dr. rer. nat. habil. Andriy Lotnyk ist Leiter des Leipziger nanoAnalytikums (LenA) am IOM und erforscht die atomare Struktur von Ma- terialien und deren Einfluss auf ihre Eigenschaften und widmet sich zudem der Herstellung und Mo- difikation schaltbarer Oberflächen für Anwendun- gen in der Mikroelektronik. Oben: Atomaufgelöstes Bild der Übergangsregion, das den Schertransformations- mechanismus zeigt. Unvollständiger Übergang erkennbar an den zusätzlichen Te-Ebenen im Kernbereich (grün markiert). Rote Pfeile: Übergangsregion, grüne Pfeile: Van-der-Waals-Lücken, weiße Pfeile: Vakanzschicht. Unten: Elementkarte von Cu und Te der dreischichtigen Cu7Te4 (3Te) in atomarer Auflösung sowie das zugehörige Strukturmodell. Abb.: Andriy Lotnyk Die Arbeiten wurden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert (FKZ: 448667536 und 445693080) und erfolgen in Zusammenarbeit mit dem GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung (Dr. Vladimir Roddatis) und der Universität Kiel (Prof. Lorenz Kienle).

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56 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 P u b l i k a t i o n s h i g h l i g h t s

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. 57 s t h g i l h g i h s n o ti a k i l b u P Publikationshighlights

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58 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 P u b l i k a t i o n s h i g h l i g h t s Publikationshighlights 2024/25 Werkzeuge Hertz-Elektronenstrahllabor leistet Beitrag zu neuen Forschungen über Farbzentren in SiC Optisch adressierbare Spin-Defekte in Si- liziumkarbid (SiC), wie beispielsweise Sili- zium-Leerstellen (V2)-Zentren, sind eine neue Plattform für die Quanteninformati- onsverarbeitung, die mit den in der Halb- leiterindustrie verwendeten Nanofabrika- tionsprozessen und Gerätesteuerungen kompatibel ist. V2-Zentren in 4H-SiC, die sowohl hervorragende optische als auch Volumen-Eigenschaften aufweisen, wur- den durch MeV-Elektronenbestrahlung implantiert, ohne dass ihre intrinsischen spinoptischen Eigenschaften beeinträch- tigt werden. Diese Bestrahlungen werden im Hertz-Elektronenstrahl-Labor durchge- führt – einer Forschungsinfrastruktur der Leibniz-Gemeinschaft. Mehrere Veröffentlichungen in re- nommierten Fachzeitschriften, die aus der intensiven Zusammenarbeit der Wrachtrup-Gruppe (Universität Stuttgart) mit dem IOM hervorgegangen sind, befas- sen sich mit verschiedenen Aspekten der Anwendung von V2-Zentren. Heiler et al. [1] beschreibt die Maximie- rung der photonischen Effizienz durch Integration von V2-Zentren in nanopho- tonische Strukturen, d. h. in Submikron-Si- liziumkarbidmembranen. Hesselmeier et al. [2,3] befassen sich mit der Wechselwirkung von V2-Zentren mit ihrer Kernspinumgebung, um Einblicke in die Steuerung und hochpräzise Auslesung von Kernspin-Qubits zu gewinnen. Diese Arbeit ist ein erster Schritt für die zukünf- tige Nutzung von SiC als Multiqubit-Spei- cher und Plattform für Quantencomputer. Um das Auslesen zu verbessern, integrier- ten Körber et al. [4] V2-Zentren in eine ka- vitätsbasierte optische Antenne. Die Struk- tur besteht aus einer silberbeschichteten, 135 nm dünnen 4H-SiC-Membran, die als planarer Hohlraum mit einer Breitbandre- sonanz fungiert und einen Verstärkungs- faktor von 9 liefert. Steidl et al. [5] betteten V2-Farbzent- ren in ein Metall-Halbleiter-Epitaxie-Wa- fer-Bauelement (Au/Ti/4H-SiC) ein, das in einer Schottky-Diodenkonfiguration arbei- tet. Die Arbeit demonstrierte die Nieder- temperaturintegration einer Schottky-An- wendung mit optischen Mikrostrukturen für Quantenanwendungen. Sie ebnet den Weg für grundlegend skalierbare und re- produzierbare optische Spin-Defektzent- ren in Festkörpern. Die Arbeiten unterstreichen das strategi- sche Potenzial von V2-Zentren in SiC als in- dustrienahe Quantentechnologie und stär- ken die Rolle des IOM als zentralen Partner für skalierbare Quantenmaterialien. [1] Spectral stability of V2-centres in sub-micron 4H-SiC membranes J. Heiler, J. Körber, E. Hesselmeier, P. Kuna, R. Stöhr, P. Fuchs, M. Ghezellou, J. Ul-Hassan, W. Knolle, C. Becher, F. Kaiser, J. Wrachtrup npj Quantum Mater. 9 (2024) 34 [2] Qudit-based spectroscopy for measu- rement and control of nuclear-spin qubits in silicon carbide E. Hesselmeier, P. Kuna, I. Takács, V. Ivády, W. Knolle, N.T. Son, M. Ghezellou, J. Ul-Hassan, D. Dasari, F. Kaiser, V. Vorobyov, J. Wrachtrup Phys. Rev. Lett. 132 (2024) 090601 IF 6,2 IF 9,0

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. 59 s t h g i l h g i h s n o ti a k i l b u P Wolfgang Knolle, wissenschaftlicher Mitarbeiter, am 10 MeV Elektronenbeschleuniger im Hertz-Elektronenstrahllabor des IOM. Foto: Jan Woitas [3] Fluorescence enhancement of sing- le V2 centers in a 4H-SiC cavity antenna J. Körber, J. Heiler, P. Fuchs, P. Flad, E. Hesselmeier, P. Kuna, J. Ul-Hassan, W. Knolle, C. Becher, F. Kaiser, J. Wrachtrup Nano Lett. 24 (2024) 9289-9295 [4] High-fidelity optical readout of a nuc- lear-spin qubit in silicon carbide E. Hesselmeier, P. Kuna, W. Knolle, F. Kaiser, N.T. Son, M. Ghezellou, J. Ul-Hassan, V. Vorobyov, J. Wrachtrup Phys. Rev. Lett. 132 (2024) 180804 [5] Single V2 defect in 4H silicon carbide Schottky diode at low temperature T. Steidl, P. Kuna, E. Hesselmeier-Hüttmann, D. Liu, R. Stöhr, W. Knolle, M. Ghezellou, J. Ul-Hassan, M. Schober, M. Bockstedte, G. Bian, A. Gali, V. Vorobyov, J. Wrachtrup Nat. Commun. 16 (2025) 4669 IF 9,1 IF 9,0 IF 15,7

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60 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 P u b l i k a t i o n s h i g h l i g h t s Ultra-Präzisionsoberflächen Applied Surface Science Impact of the temperature on laser abla- tion of residues from APPJ-etched N-BK7 optical glass Low-energy ion beam erosion of Si with simultaneous co-deposition of metallic surfactants: Experimental and simula- ted data R. Heinke, M. Ehrhardt, P. Lorenz, K. Zimmer, T. Arnold Appl. Surf. Sci. 702 (2025) 163321 Die Bearbeitung von optischen Materia- lien wie Quarzglas und Siliziumkarbid mit einem Atmosphärendruck-Plasmastrahl (APPJ) ermöglicht die Erzeugung von op- tischen Freiformflächen mit ausgezeichne- ter Präzision und geringer Oberflächenrau- heit. Der konventionelle APPJ-Ätzprozess des häufig verwendeten optischen Glases N-BK7® mit fluorhaltigen Gasen zeigt je- doch Nachteile, da aufgrund der im Glas enthaltenen Metalloxide Rückstände aus Metallfluoriden an der Oberfläche verblei- ben, die den Bearbeitungsprozess beein- trächtigen. Das Ziel der Grundlagenstudie war es, mittels gepulster Laserbestrah- lung diese Rückstände zu entfernen. Da- zu mussten geeignete Laserparameter ge- funden werden. Es konnte gezeigt werden, dass Restschichten, die durch Plasmaätzen bei verschiedenen Temperaturen entste- hen, bei Laserwellenlängen von 193 nm und 248 nm vollständig entfernt werden können. Diese Ergebnisse wurden im Rah- men eines DFG-Projekts erzielt, das 2025 erfolgreich abgeschlossen wurde. F. Linß, C. Bundesmann, F. Frost Appl. Surf. Sci. 646 (2024) 158923 Die Ionenstrahlerosion von Silizium bei gleichzeitiger Co-Deposition von anderen Materialien führt zur Bildung von Ober- flächenmustern im Nano- und Mikrome- terbereich. Diese Studie untersuchte, wie die Kombination von Ionenstrahlen und Co-Abscheidematerialien wie Alumini- um, Kupfer, Stahl und anderen Metallen die Oberflächenstruktur von Si beein- flusst. Dazu wurden mit einer Ionenquelle Si-Proben und die Co-Abscheidemateria- lien gleichzeitig bestrahlt. Rasterelektro- nenmikroskopie (SEM) und Atomkraftmi- kroskopie (AFM) zeigten, dass Metalle, die Silizide bilden, die Oberflächenstruk- tur verstärken und eine raue Oberfläche erzeugen. Metalle, die keine Silizide bil- den, führten hingegen zu einer glatten Oberfläche. Auch die Rate, mit der Si ab- getragen wird, hängt vom verwendeten Co-Abscheidmaterial ab. Metalle, die die Primärionen stärker streuen, begünstigten den Abtrag, während Metalle mit gerin- gerem Atomgewicht eher das sogenannte „Selbst-Sputtern“ förderten, was zu einem geringeren Si-Abtrag führte. Diese Ergeb- nisse wurden im Rahmen des erfolgreich abgeschlossenen EU-Projektes „IT 2 - IC Technology for the 2 nm Node” erzielt. Transfer of micron pattern with reactive atmospheric plasma jets into fused silica M. Ehrhardt, P. Lorenz, J. Zajadacz, R. Heinke, T. Arnold, K. Zimmer Appl. Surf. Sci. Adv. 23 (2024) 100636 Das Plasmaätzen ist die Schlüsseltechno- logie zur Übertragung der lithografischen Mikromaskierung für die Mikroelektronik und ähnlichen Mikroanwendungen. Ge- genwärtige Plasmaätztechnologie erfor- dern jedoch Vakuum, das viele Materi- al- und Energieressourcenerfordert und Durchsatz und Anwendungsflexibilität be- grenzen. Aktuelle Arbeiten des IOM zeigen jedoch, dass die Strukturübertragung in Quarzglas (SiO₂) auch ohne Vakuumbedin- gungen mittels reaktivem Atmosphären- druck-Plasmajet möglich ist. Bei diesem Ansatz wurden Stege mit einer Breite zwi- schen 2,5 µm und 50 µm von einer Alumi- niummaske mittels Plasmajet in Quarzglas übertragen. Das Verfahren kombiniert ei- ne hohe Ätzrate von ca. 200 nm/s mit ei- ner hohen vertikalen Präzision. Ätztiefen von über 4 µm, die sich auch lokal ein- stellen lassen, konnten erreicht werden. Diese Ergebnisse demonstrieren eine kos- tengünstige Methode zur Strukturierung von Quarzglas, die für verschiedene mi- krotechnologische und optische Anwen- dungen von großem Interesse ist. Diese Resultate, die in einem 2025 erfolgreich abgeschlossen DFG-Projekt erzielt wur- den, bietet vielfältige Anwendungschan- cen für eine zukünftig grüne Produktion. IF 6,9 IF 6,9 IF 8,7

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. Barriere- und Präzisionsschichten Applied Physics Review Intern. Journal of Hydrogen Energy Surface and Coa- tings Technology 61 s t h g i l h g i h s n o ti a k i l b u P Glows, arcs, ohmic discharges: An elec- trode- centered review on discharge mo- des and the transitions between them Hydrogen permeation through uniaxially strained SiOX barrier thin films photoche- mically prepared on PET foil substrates A. Anders Appl. Phys. Rev. 11 (2024) 031310 Dieser Review verbindet empirische Be- obachtungen an Gasentladungen mit ei- nem mechanistischen, auf Elektronene- mission basierenden Ansatz. Er führt eine neue Klassifikation ein, die komplexe Plas- mabedingungen berücksichtigt, und liefert aktualisierte Spannungs-Strom-Diagram- me, die die grundlegende Entladungsphy- sik mit modernen Plasma-Anwendungen verknüpfen. Gasentladungen werden nach ihrem optischen Erscheinungsbild sowie ihrem Strom- und Spannungsniveau klassi- fiziert. Glüh- und Lichtbogenentladungen sind die bekanntesten Typen, bei denen Elektroden eine Rolle spielen. Sie unter- scheiden sich in ihren Strom- und Span- nungspegeln; Strom-Spannungs-Kenn- linien sind gängige Darstellungen dieser Beziehungen. Im Artikel werden Glühent- ladungen über ihren spezifischen Elek- tronenemissionsmechanismus, wie die Sekundärelektronenemission durch Pho- tonen und Primärionen, definiert und Lichtbögen durch kollektive Mechanismen wie thermionische oder explosive Elekt- ronenemission charakterisiert. Das Paper wurde 2024 von Applied Physics Reviews als „Featured Article” ausgewählt. P.C. With, T. Pröhl, J.W. Gerlach, A. Prager, A. Konrad, F. Arena, U. Helmstedt Int. J. Hydrog. Energy 81 (2024) 405-410 Die Wasserstoffpermeation durch uniaxial gedehnte SiOX-Gasbarrierefolien, die bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck durch UV-photochemische Umwandlung auf PET-Foliensubstraten hergestellt wur- den, wurde mit einem speziellen Mess- system untersucht. Die Messungen der Wasserstoffpermeation erfolgten in Ab- hängigkeit von der Anzahl der laminier- ten SiOX-Barrieren, der Probentemperatur und der mechanischen Beanspruchung. Die Ergebnisse zeigen eine signifikante Verbesserung der Wasserstoffbarriereei- genschaften sowohl für einzelne als auch für laminierte SiOX-Barrierefolien auf PET. Bei beanspruchten Proben verschlech- tern sich jedoch die Wasserstoffbarrie- reeigenschaften aufgrund spannungs- induzierter Rissbildung in den Folien. Diese Verschlechterung ist bei einzelnen SiOX-Barrierefolien am ausgeprägtesten, lässt sich jedoch durch das Laminieren er- heblich reduzieren. Die Publikation ist im Rahmen des SAB-Projekts „Dehnbare Gas- sperrschichten für die Umsetzung der grü- nen Wasserstoffwirtschaft” entstanden. Decoupling the effects of potential ener- gy, kinetic energy, and ion flux on crys- tallinity of V-Al and V-Al-N thin films in pulsed filtered cathodic arc deposition D. Kalanov, S. Mandazhiev, J. Franze, A. Anders, Y. Unutulmazsoy Surf. Coat. Technol. 497 (2025) 131720 Die gepulste kathodische Bogenabschei- dung (PVD) erzeugt dichte Dünnschich- ten mit hoher Haftung, wobei der Einfluss energetischer Ionen eine entscheidende Rolle spielt. Bisher wurde die potenziel- le Energie, besonders bei mehrfach gela- denen Metallionen, wenig erforscht. Dies liegt daran, dass erhöhte Ladungszustän- de stets mit gesteigertem Ionenfluss und kinetischer Energie verbunden sind. In dieser Arbeit wird erstmals der Effekt der potenziellen Energie auf die strukturellen Eigenschaften von Dünnschichten unter- sucht, während die mittlere kinetische Energie konstant bleibt. Analysiert werden zwei Materialsysteme: metallisches V-Al und V-Al-N in nicht-reaktiver und reakti- ver Abscheidung. Bei V-Al-Plasmen wird der Einfluss der potenziellen Energie der Metallionen ermittelt. Für V-Al-N sind zu- sätzlich aktivierte Stickstoffspezies von Bedeutung für das Kristallwachstum der metastabilen kubischen Phase. IF 11,6 IF 8,3 IF 6,1

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62 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 P u b l i k a t i o n s h i g h l i g h t s Oberflächen poröser Membranfilter Materialcharakterisierung und Analytik / Oberflächen poröser Membranfilter Water Research ChemSusChem Ultrafiltration and composite microfiltra- tion biocatalytic membrane activity and steroid hormone micropollutant degra- dation at environmentally relevant con- centrations A. Imbrogno, M. Schmidt, A. Schulze, M.T. Moreira, A.I. Schäfer Water Res. 272 (2025) 122902 Im Rahmen einer deutsch-spanischen Ko- operation zwischen der Abteilung Ober- flächen poröser Membranfilter des IOM, dem Karlsruher Institut für Technologie und der Universität Santiago de Compos- tela wurde die biokatalytische Entfernung von Schadstoffen aus Wasser erforscht. Im Fokus stand das Verhalten des Hor- mons Estradiol unter realistischen Um- weltkonzentrationen mittels innovativer Enzym-Membranreaktoren. Die Studie zeigte, dass Parameter wie hydraulische Verweilzeit, Flussrate und Wasserzusam- mensetzung entscheidend für die Reak- tionskinetik und Enzymaktivität sind. Die Ergebnisse liefern wertvolle Erkenntnisse zur Weiterentwicklung effizienter bioka- talytischer Membranen für die moderne Wasseraufbereitung. One-pot depolymerization of mixed plastics using a dual enzyme system Y. Branson, J. Liu, L. Schmidt, J. Griebel, A. Prager, L. Stieler, D. Breite, T. Bayer, W. Besenmatter, W. Dong, U. Garscha, U. Bornscheuer, R. Wei ChemSusChem 18 (2025) e202402416 Innovative Ansätze für eine nachhaltige Abfallwirtschaft von entscheidender Be- deutung. Die enzymatische Depolyme- risation hat sich als vielversprechendes Recyclingverfahren für Polyester durch Monomer-Rückgewinnung unter milden Bedingungen herausgestellt. Die aktuelle Forschung konzentriert sich jedoch haupt- sächlich auf die Verwendung eines einzi- gen Kunststoff-Ausgangsmaterials, das nur durch eine komplexe und kostspielige Sor- tierung von Kunststoffabfällen gewonnen werden kann. In dieser Studie wurde von einem inter- nationalen Konsortium unter IOM-Betei- ligung die enzymatische Depolymerisa- tion von gemischten Kunststoffen unter Verwendung eines Dual-Enzym-Systems in einem Ein-Topf-Verfahren untersucht. Unter Verwendung der Polyesterhydrolase PES-H1 FY und der (Poly)urethanase UMG- SP-2 wurden gemischte oder gemischte Polymere aus Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenadipat-co-terephthalat (PBAT) und thermoplastischem Polyes- ter-Polyurethan (TPU) zu ihren Mono- meren depolymerisiert. Die chromato- graphische Quantifizierung ergab eine Gesamtausbeute an monomeren Pro- dukten von bis zu 39,8 ± 4,4 % nach 96 Stunden Reaktion, was mit den Gewichts- verlustmessungen von 40,9 ± 2,5 % über- einstimmte. Darüber hinaus zeigte sich, dass mit einer modifizierten Auflösungs-Fällungs-Me- thode die drei verschiedenen Polymere leicht gemischt werden konnten, während gleichzeitig ihre Abbaubarkeit verbessert wurde. Dies deutet darauf hin, dass die Verwendung gemischter Enzyme eine praktikable Methode für das Recycling ge- mischter oder vermischter Kunststoffab- fälle ohne Polymersortierung ist. Einzelne Monomere können getrennt und gereinigt werden, um neue Polymere herzustellen, während ihre Mischung im Hydrolysat leicht als Ausgangsmaterial für das mik- robielle Upcycling zu wertschöpfenden Produkten dienen kann. IF 12,4 IF 6,6

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. Inkubator: Explorative Projekte Werkzeuge Advanced Science Advanced Materials Materialcharakterisierung und Analytik / Inkubator: Explorative Projekte Angewandte Chemie 63 s t h g i l h g i h s n o ti a k i l b u P Reversible optical switching of polyoxo- vanadates and their communication via photoexcited states Scalable atomic arrays for spin-based quantum computers in silicon Control of intermediates and products by combining droplet reactions and ion soft-landing E. Vogelsberg, J. Griebel, I. Engelmann, J. Bauer, F. Taube, B. Corzilius, S. Zahn, A. Kahnt, K. Y. Monakhov Adv. Sci. (2024), 11, 2401595 In dieser Arbeit unter Beteiligung der Uni- versität Rostock wird erstmals gezeigt, dass molekulare Vanadiumoxid-Cluster (sogenannte Polyoxovanadate) als schalt- bare, lichtaktivierbare Elektronenakzep- toren fungieren. Nach Lichtanregung tau- schen diese Cluster unter wasserfreien Bedingungen direkt Elektronen unterein- ander aus – ohne Beteiligung der positiv geladenen Gegenionen. Zusätzlich kann in Anwesenheit von Wasser oder Luftfeuch- tigkeit der angeregte Cluster OH –-Ionen zu hochreaktiven •OH-Radikalen oxidieren, wobei die dabei freigesetzten Elektronen die Cluster reduzieren. Solch ein direkter, lichtgesteuerter Elektronentransfer zwi- schen anorganischen Clustern war bislang von Fullerenen, organischen Donor-Akzep- tor-Verbindungen oder Photosystemen in der Natur bekannt. Der Nachweis in einem rein anorganischen Material eröffnet neue Perspektiven für molekulare Schaltkreise und biomimetische Energieumwandlung. Die Studie stärkt die Sichtbarkeit des lau- fenden DFG-Verbundprojekts HYP*MOL. A.M. Jakob, S.G. Robson, H.R. Firgau, V. Mourik, V. Schmitt, D. Holmes, M. Posselt, E.L.H. Mayes, D. Spemann, J.C. McCallum, A. Morello, D.N. Jamieson Adv. Mater. 36 (2024) 2405006 Halbleiter-Spin-Qubits verbinden ex- zellente Quanteneigenschaften mit der Möglichkeit, Quantenbauelemente mittels industriell etablierter Metall-Oxid-Halblei- terverfahren (MOS) herzustellen. Dies gilt auch für ionenimplantierte Donatorspins, die zusätzlich lange Kohärenzzeiten und eine große Hilbertraum-Dimension ihres Kernspins aufweisen. In der Studie wur- den mehrere Strategien zur Herstellung skalierbarer donorbasierten Quantencom- puter kombiniert. Durch die Implantation von ³¹PF₂-Molekülionen konnte die Nach- weiseffizienz auf 99,99 % gesteigert wer- den; vergleichbare Werte wurden auch für schwere Donatoren wie ¹²³Sb und ²⁰⁹Bi er- zielt, die hochdimensionale Qudits ermög- lichen. Zudem wurde die Skalierbarkeit durch regelmäßige Donatoranordnungen mit 300 nm Abstand demonstriert. Die Ar- beiten entstanden im Rahmen der lang- jährigen Kooperation mit der Universität Melbourne, wobei das IOM zentrale the- oretische Beiträge zur Analyse der Nach- weiseffizienz und der Donatoranordnun- gen leistete. F. Yang, R.D. Urban, J. Lorenz, J. Griebel, N. Koohbor, M. Rohdenburg, H. Knorke, D. Fuhrmann, A. Charvat, B. Abel, V.A. Azov, J. Warneke Angew. Chemie Int. Ed. 63 (2024) e202314784 Im JointLab wurde erstmals ein neuar- tiger methodischer Ansatz realisiert, der Mikrotröpfchenchemie gezielt mit m/z-selektiver Ionendeposition kombi- niert. Beschleunigte Reaktionen in gela- denen Mikrotröpfchen während der Elek- trospray-Ionisierung werden genutzt, um reaktive ionische Intermediate zu erzeu- gen und diese anschließend massenselek- tiert und schonend auf einem Substrat weiter reagieren zu lassen. Damit etabliert die Arbeit die Massenspektrometrie über ihre klassische analytische Rolle hinaus als präparatives Werkzeug für neue Syn- theserouten. Die Proof-of-Concept-Studie erlaubt erstmals die systematische Gegen- überstellung von Reaktionswegen neut- raler und permanent geladener Reagen- zien in Mikrotröpfchen und in durch Ion Soft Landing erzeugten Schichten. Die Er- gebnisse liefern neue mechanistische Ein- sichten in die erhöhte Reaktivität teilweise solvatisierter Reagenzien an Mikrotröpf- chenoberflächen und belegen einen kla- ren methodischen Durchbruch in der prä- parativen Massenspektrometrie. IF 14,1 IF 27 IF 16,6

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64 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 K o m m u n i k a t i o n & M e d i e n h i g h l i g h t s

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. 65 i s e t m h g a i n l h l e g t i i h p n a e K d e M & n o ti a k i n u m m o K Kommunikation & Medienhighlights

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66 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 K o m m u n i k a t i o n & M e d i e n h i g h l i g h t s Amtsübergabe: Wechsel an der Spitze des IOM Feierliche Verabschiedung des scheidenden wissenschaftlichen Direktors Prof. Dr. André Anders und die Einführung seines Nachfolgers Prof. Dr. Benjamin Dietzek-Ivanšić. (Foto: Stephan Görsch) Am 3. März 2025 fand die feierliche Verabschiedung des scheiden- den wissenschaftlichen Direktors Prof. Dr. André Anders und die Einführung seines Nachfolgers Prof. Dr. Benjamin Dietzek-Ivanšić statt. Zahlreiche Gäste aus Politik, Wissenschaft und Wirtschaft, darunter die sächsische Staatssekretärin Prof. Dr. Heike Graßmann und die Generalsekretärin der Leibniz-Gemeinschaft, Dr. Bettina Böhm, würdigten die Verdienste von Prof. Anders und begrüß- ten die neue Leitung. In den Festreden und Fachvorträgen wurde die Rolle des IOM als zentraler Akteur in der interdisziplinären Material- und Oberflächenforschung hervorgehoben. Prof. Diet- zek-Ivanšić betonte die Bedeutung von Oberflächeninnovationen und das Engagement der Mitarbeitenden als Schlüssel zum Erfolg. Gäste aus Politik, Wissenschaft und Wirtschaft nahmen an der Veranstaltung teil. (Foto: Dietmar Hirsch)

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67 s t h g i l h g i h n e i d e M & n o ti a k i n u m m o K I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. Investitionen: Ausbau der Forschungsinfrastruktur am IOM stärkt Innovationskraft und Wettbewerb Das IOM investiert gezielt in seine Forschungsinfrastruktur, um seine führende Rolle in der Material- und Oberflächenforschung weiter auszubauen. Mit finanzieller Unterstützung des Bundes, des Freistaates Sach- sen, der Sächsischen Aufbaubank (SAB) und der Europäischen Union im Rahmen der EFRE- und JTF-Förder- programme werden wegweisende Technologien und strategische Initiativen realisiert. Neue Ionenstrahl-Forschungsanlage für Sub-Nanometer-Präzision Mit rund 2 Millionen Euro aus Mitteln des Freistaates Sachsen, der Sächsischen Aufbaubank (SAB) sowie der Europäischen Union (Europäischer Fonds für regiona- le Entwicklung – EFRE) wird eine neue Ionenstrahl-For- schungsanlage errichtet. Sie ermöglicht erstmals die Bearbeitung optischer Komponenten im Quadratmeter- maßstab mit Form- und Strukturge nauigkeiten im Sub-Nanometerbereich. Kernstück sind neuartige Ver- fahren, bei denen reaktive Ionenspezies mit Energien von bis zu 2000 eV extrem präzise Material von Oberflächen entfernen. Die so gefertigten optischen Elemente fin- den Anwendung in der Halbleiterproduktion, in erd- und weltraumgestützten Teleskopen, bei diffraktiven Opti- ken sowie in der Laserfusionsforschung. Die Inbetrieb- nahme der Anlage ist für Ende der dreijährigen Projekt- laufzeit geplant. Die Entwicklung der Ionenquellen und Strahldiagnostik erfolgt in enger Zusammenarbeit des Forschungsbereiches Ultra-Präzisionsoberflächen und der Querschnittseinheit Werkzeuge am IOM. Moderne Ionenstrahlätzanlage für Hochleistungsoptik Darüber hinaus investiert der Freistaat Sachsen, gefördert durch die Sächsische Aufbaubank (SAB) und den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE), rund 825.000 Euro in eine neue Ionenstrahlätzanlage zur Strukturierung optischer Oberflächen mit Durchmessern bis zu 200 mm. Diese Anlage ermöglicht ultra- präzise Bearbeitungsprozesse mit Tiefengenauigkeiten im Ångström-Bereich. Ein besonderer Fokus liegt auf der Entwicklung von Verfahren für Laseroptiken, wie Entspiegelung und Pulskompressionsgitter, die für Schlüsseltechnologien wie La- serträgheitsfusionskraftwerke unverzichtbar sind. Die Modernisierung sichert die Position des IOM als weltweit führendes Institut in der Ultrapräzisionsbearbeitung großer Oberflächen – eine Rolle, die das Institut zuletzt auch in der Evaluierung durch den Senat der Leibniz-Gemeinschaft bestätigt bekam. Pulskompressionsgitter für Laseranwendungen. (Foto: Stephan Görsch) Digital Surface Engineering: Strategische Erweiterung für KI-gestützte Modellierung und Simulation Die Gemeinsame Wissenschaftskonferenz (GWK) sowie Bund und Länder haben die Förderung des strategischen Erweiterungsvorhabens „Digital Surface Engineering“ be- willigt und damit die Grundfinanzierung des IOM jährlich um 2,7 Millionen Euro erhöht. Ziel ist der Ausbau von Modellierungs- und Simulationskompetenzen mit Schwer- punkt auf KI-basierten Ansätzen. Kernpunkte sind die Ent- wicklung neuer Modellierungsmethoden, die enge Ver- zahnung mit experimenteller Oberflächenforschung und der Aufbau einer modernen Hochleistungsrecheninfra- struktur in Zusammenarbeit mit dem KI-Rechenzentrum Leipzig (KIRZL) bis 2027. Zudem besetzt das IOM gemein- sam mit der Universität Leipzig eine Professur im Bereich Simulation und Modellierung und stärkt interdisziplinä- re Teams aus Theoretikern, Datenwissenschaftlern und Softwareentwicklern. Partner wie ScaDS.AI, das Dresden Center of Computational Material Science (DCMS) und das Leibniz-Netzwerk MMS bilden ein leistungsfähiges Ökosys- tem für datengetriebene Material- und Oberflächenfor- schung. Die Initiative schafft die Basis für Fortschritte in Umwelttechnologien, Gesundheit, Optik, Photonik und Quantentechnologien.

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68 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 K o m m u n i k a t i o n & M e d i e n h i g h l i g h t s Wissenschaftliche Veranstaltungen: Vernetzung, Wissenstransfer und Sichtbarkeit in Forschung und Industrie In den Jahren 2024 und 2025 prägten zahlreiche nationale und internationale Fachveranstaltungen die Sichtbarkeit des IOM in der wissenschaftlichen Community. Ob Plasma- und Oberflächentechnologien, Laserstrukturierung, Pha- se-Change-Materialien, Photonik oder KI-Methoden – das Institut beteiligte sich aktiv an der Gestaltung zentraler Diskurse, übernahm organisatorische Verantwortung und setzte Impulse für Innovation, Kooperation und Transfer. Erfahrungsaustausch zu Oberflächentechnologien mit Plasma- und Ionenstrahlprozessen (OTPIP) Teilnehmende beim XXX. Erfah- rungsaustausch 2025 in Mühl- leithen. (Foto: Jessica Niemann) Die traditionsreiche Veranstaltung in Mühlleithen findet jährlich im März statt und dient seit 1993 als zentrale Plattform für den Austausch über Plasma- und Ionenstrahlprozesse und deren vielfältige An- wendungen in der Oberflächenbearbeitung. Orga- nisiert von der Arbeitsgruppe „Plasmatechnologie“ der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel und der Querschnittseinheit Werkzeuge am IOM bietet der Erfahrungsaustausch den Teilnehmenden regelmä- ßig einen umfassenden Überblick über aktuelle For- schungsergebnisse, Fortschritte in Diagnostik, Model- lierung und Anlagenentwicklung sowie Themen aus der industriellen Praxis. In den vergangenen Jahren lag der Fokus auf Plasma- und Ionenstrahlquellen und deren Diagnostik und Modellierung, der Plasma/Io- nenstrahl-Festkörper-Wechselwirkung, den plasma- chemischen Prozessen einschließlich der Reaktions- kinetik im Volumen und an Oberflächen sowie der Analyse und Charakterisierung von plasma- und io- nenstrahlbehandelten Oberflächen. Darüber hinaus wird zunehmend der Entwicklung und Qualifizierung von elektrischen Antriebssystemen in der Raumfahrt eine große Bedeutung beigemessen. Die Tagung stärkt die Verzahnung von Forschung, Technologieentwicklung und industrieller Anwendung – bis hin zu Innovationen in der elektrischen Antriebs- technik für Raumfahrtanwendungen.

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69 s t h g i l h g i h n e i d e M & n o ti a k i n u m m o K I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. 12. Workshop Laser-Induced Periodic Surface Structures Der im September 2024 veranstaltete LIPSS-Work- shop führte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaft- ler aus sechs internationalen und zwölf nationalen Einrichtungen zusammen. Im Mittelpunkt standen neueste Forschungsergebnisse zu Entstehungsme- chanismen, Charakterisierungsmethoden und Anwen- dungen laser induzierter periodischer Oberflächen- strukturen. Das Programm bot reichhaltige Impulse für methodische und technologische Weiterentwick- lungen und zeigte eindrucksvoll, wie interdisziplinä- rer Austausch Innovationen vorantreibt. Organisiert wurde der Workshop von der Forschergruppe Laser- gestützte Mikro- und Nanostrukturierung am IOM, unterstützt durch die Deutsche Forschungsgemein- schaft sowie die Industriepartner Trionplas Techno- logies GmbH und TOPAG Lasertechnik GmbH. European Phase Change and Ovonic Symposium 2024 Vom 22. bis 25. September 2024 bot die E\PCOS in Leipzig ein führendes Forum für die internationale Phase-Change-Community. Das vom IOM organisier- te Symposium vereinte Expertinnen und Experten aus Wissenschaft und Technologie, um aktuelle Fortschrit- te und Perspektiven der Forschung zu Phase-Chan- ge-Materialien zu diskutieren. Besonderes Augenmerk lag auf zukunftsorientierten Themen wie neuromor- phem Computing, Phasenwechsel-Speichern, Phasen- wechsel-Photonik und Plasmonik. Die Veranstaltung förderte disziplinübergreifende Vernetzung und trug zur strategischen Ausrichtung des Forschungsfeldes bei. Postersession während des European Phase Change and Ovonic Symposium (E\PCOS) 2024 an der Universität Leipzig. (Foto: Nils Braun) UPOB – Kooperation für ultrapräzise Oberflächenbearbeitung Das Kompetenzzentrum Ultrapräzise Oberflächenbearbeitung (UPOB) verbindet Industriebetriebe, Hochschulen und For- schungseinrichtungen – darunter das IOM – zur Weiterentwick- lung höchstpräziser Fertigungs- und Messtechnologien. For- schungs- und Arbeitsschwerpunkte umfassen die Bearbeitung komplexer Oberflächengeometrien, die Korrektur von Polier- fehlern, Beschichtungstechnologien für optische Komponenten sowie lithographische und online-gestützte Messverfahren. Die Mitgliederversammlung im Januar 2025 am IOM stand im Zei- chen der strategischen Weiterentwicklung des Vereins und der Planung gemeinsamer technologischer Aktivitäten. Treffen der Mitglieder des UPOB-Kompetenzzentrum Ultrapräzise Oberflächenbearbeitung am IOM. (Foto: Rudolf Meeß)

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70 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 K o m m u n i k a t i o n & M e d i e n h i g h l i g h t s Interdisziplinäre KI-Kompetenzen im Leibniz-Verbund: Lernen, Vernetzen, Anwenden Wie sich moderne KI-Methoden wirksam in Forschung und Praxis einsetzen lassen, stand im Mittelpunkt mehrerer Initiativen des Leibniz-Forschungsnetzwerks Mathematische Modellierung und Simulation. Ein Höhepunkt war die zweite Leibniz-KI-Schule 2025, die vom 6. bis 9. Oktober 2025 in Leipzig stattfand und gemeinsam von der Universität Leipzig, dem ScaDS.AI (Dresden/Leipzig) so- wie dem IOM ausgerichtet wurde. Teilnehmende aus mehr als 20 Leibniz-Einrichtungen vertieften dort ihre Kompetenzen in High Performance Computing, maschinellem Lernen, Deep Learning, Data Wrangling und Visualisierung. Das stark praxisorientierte Format setzte auf Übungen mit Python, scikit-learn und PyTorch und etablierte Leipzig erneut als Knotenpunkt für interdisziplinä- ren Wissensaufbau und methodische Exzellenz. Bereits im Januar 2024 hatten Promovierende des IOM im Rah- men des Structured Doctoral Training Program und der KI-Win- terschool das ScaDS.AI an der TU Dresden besucht. Die Exkursion bot Einblicke in aktuelle KI-Forschungsprojekte zu Machine Lear- ning und neuronalen Netzwerken sowie deren Verschränkung mit Fachwissen aus Biologie, Chemie und Physik. Ergänzt wurde das Programm durch Informationen zur Graduate School des ScaDS. AI und eine Führung durch das Lehmann-Zentrum, den Hochleis- tungsrechenkomplex der TU Dresden. Besonderes Augenmerk galt dabei der nachhaltigen, wassergekühlten HPC-Infrastruktur, deren Abwärme zur Gebäudeheizung genutzt wird. Teilnehmende der Leibniz-KI-Schule 2025 beim gemeinsamen Workshop. (Foto: Heike Kolossa) Exkursionsteilnehmer und Gastgerber*innen im Living Lab des ScaDS.AI Dresden (Foto: Siavash Ghiasvand) Fokusgruppe DUV/VUV des Photoniknetzwerks Optence e.V. Am 12. November 2025 veranstaltete das IOM das 44. Arbeitstreffen der Fokusgruppe DUV/VUV des Photoniknetzwerks Optence e.V. Das Programm umfasste wissenschaftliche Vorträge aus Forschung und Industrie sowie Laborführungen am Institut. Der gemeinsame Beitrag des Forschungsbereichs Ultra-Präzisionsoberflächen und der Quer- schnittseinheit Werkzeuge konzentrierte sich auf Ionenstrahltechno- logien und deren Anwendungen. Optence engagiert sich seit mehr als zwei Jahrzehnten erfolgreich für Wissenstransfer und Kooperation entlang der gesamten Wertschöpfungskette optischer Technologien und verbindet mehr als 100 Mitglieder aus Forschung und Industrie. Dr. Frank Frost, Leiter der Arbeitsgruppe Ionenstrahlgestützte Strukturierung und Glättung, stellt den Teilnehmenden seine Arbeit vor. (Foto: Martin Mitzschke)

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71 s t h g i l h g i h n e i d e M & n o ti a k i n u m m o K I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. Messen und Tagungen: Sichtbarkeit auf internationalen Foren und Strategische Präsenz in Schlüsseltechnologien Die vergangenen zwei Jahre waren für das IOM von intensiver Messe- und Tagungstätigkeit geprägt. Auf nationalen wie internationalen Fachforen präsentierte das Institut aktuelle Forschungsergebnisse, stärkte seine Vernetzung mit Industrie und Wissenschaft und baute seine Position in technologischen Innovationsfeldern weiter aus. Die folgenden zentralen Beteiligungen zeigen die inhaltliche Breite und internationale Relevanz der IOM-Forschung. 16. Optatec 2024 – Internationale Fachmesse für optische Technologien Auf der 16. Optatec im Mai 2024 in Frankfurt am Main präsentierte sich das IOM einem internationalen Fach- publikum aus der Photonikbranche. Mit Beiträgen aus den Bereichen Ionenstrahl-gestützte Strukturierung und Glättung sowie Ionenstrahl- und plasmajetba- sierte Ultrapräzisionsformgebung zeigte das Institut neueste Entwicklungen an der Schnittstelle zwischen Ingenieurwissenschaften und physikalischer Grund- lagenforschung. Neben der Vorstellung wissenschaft- licher Ergebnisse bot die Messe vielfältige Gelegen- heiten zum Austausch mit Industriepartnern und zur Pflege sowie Erweiterung internationaler Kontakte. Ausstellungsvitrine mit Exponaten. (Foto: Stephan Görsch) LASER World of PHOTONICS 2025 Vom 24. bis 27. Juni 2025 präsentierte der Forschungs- bereich Ultra-Präzisionsoberflächen das IOM auf der LASER World of PHOTONICS in München, einer der welt- weit führenden Leitmessen für optische Technologien. Am Gemeinschaftsstand des CC UPOB e. V. stellten die Forschenden ihre methodischen und technologischen Kompetenzen vor und führten zahlreiche Gespräche mit Fachbesucherinnen und Fachbesuchern. Zu den dominie- renden Trendthemen gehörten Secondary Sources, inte- grierte Photonik, Biophotonik sowie KI-basierte Verfah- ren – Bereiche, in denen das IOM wichtige Impulse setzt. Stephan Görsch (links) und Felix Linß (rechts) am IOM-Messestand. (Foto: Gregor Dornberg)

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72 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 K o m m u n i k a t i o n & M e d i e n h i g h l i g h t s Internationales Renommee: IOM-Forschende auf der FMOCS VIII Die Arbeitsgruppe Schaltbare molekular-funktionali- sierte Oberflächen nahm vom 22. bis 25. Juli 2025 er- folgreich an der internationalen Konferenz Frontiers in Metal Oxide Cluster Science VIII (FMOCS VIII) in Mainz teil. Die Tagung gilt als eines der bedeutendsten Fo- ren der internationalen Polyoxometallat-Forschung. Vorträge und Posterbeiträge des IOM fanden große Resonanz und trugen substanziell zum wissenschaft- lichen Diskurs bei. Ein besonderes Highlight war der YoungFMOCS 2025 Vortragspreis für Jonas Lorenz, der die wissenschaftliche Exzellenz und internatio- nale Sichtbarkeit der IOM-Forschung eindrucksvoll unterstreicht. Jonas Lorenz mit seiner Auszeichnungw (Foto: Marco Moors) Zukunft der Raumfahrt im Fokus: IOM auf der IEPC 2025 in London Auf der 39. International Electric Propulsion Conference (IEPC) im September 2025 präsentierte die Querschnittseinheit Werkzeuge ihre aktuellen Arbeiten zu elektrischen Antriebssystemen für die Raum- fahrt. Die Forschung zielt darauf ab, elektrische Antriebe effizienter, langlebiger und leistungsfähiger zu machen – wesentliche Vorausset- zungen für zukünftige Missionen. Anlässlich der IEPC wurden die Forschenden des IOM eingeladen, zusammen mit renommierten internationalen Kolleg*innen zwei Re- commended practices zur Diagnostik von Gitterionentriebwerken so- wie zur Anwendung der LIF- und TALIF-Spektroskopie zu erarbeiten. Für beides sind Beiträge im Journal of Electric Propulsion geplant. Mit insgesamt 8 wissenschaftlichen Beiträgen und Kooperationen mit 15 internationalen Partnerinstitutionen zeigte das IOM seine bedeutende Rolle im Bereich der elektrischen Raumfahrtantriebe. Die Konferenz, an der rund 700 Expertinnen und Experten aus aller Welt teilnahmen, gilt als wichtigste Plattform für den Austausch über die Antriebstechnologien der Zukunft. futureSAX-Innovationsforum „Chemie als Baustein der Zukunft“ Dr. Christoph Eichhorn, Lukas Pietzonka und Dr. Daniel Spemann (v.l.n.r.) auf der IEPC 2025 in London. (Foto: Hans Leiter) Beim futureSAX-Innovationsforum im März 2024 in Delitzsch kamen Vertreter*innen aus Wirtschaft und Wissenschaft zusammen, um über technologieorientierte Entwicklungen in der Chemie zu diskutieren. Im Rahmen des World Cafés brachte Dr. Agnes Schulze, Leiterin des Forschungsbereichs Oberflächen poröser Membranfilter, ihre Expertise in den Austausch zu technologischen Lösungen aus Sachsen ein. Zudem nutzte sie das Forum zur Vernetzung für zukünftige Innovationsprojekte und stand für ein Interview zum geplanten Großforschungszentrum in Delitzsch zur Verfügung.

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. IOM-Forschung setzt Akzente auf der internationalen Plasma- und Dünnschichtkonferenz PLATHINIUM 2025 73 s t h g i l h g i h n e i d e M & n o ti a k i n u m m o K Die Teilnehmenden der PLATHINIUM-Konferenz 2025 in Frankreich. (Foto: © PLATINUM) Vom 22. bis 26. September 2025 wurde das Kongress- zentrum Antipolis in Antibes zum Treffpunkt führen- der Expertinnen und Experten der Niedertempera- turplasma- und Dünnschichtforschung. Rund 230 Teilnehmende und 40 Industrieaussteller nahmen an der PLATHINIUM-Konferenz teil, die im zweijährigen Rhythmus von der Société Française du Vide organi- siert wird. Das IOM war mit vier wissenschaftlichen Beiträgen des Forschungsbereichs Barriere- und Präzisions- schichten sowie der Querschnittseinheit Werkzeuge stark vertreten. Die vorgestellten Ergebnisse zu Wech- selwirkungen energiereicher Teilchen mit Oberflächen und zur Weiterentwicklung moderner Beschichtungs- verfahren zeigten, wie wissenschaftliche Grundlagen- arbeit in industrielle Anwendungen überführt werden kann. Durch seine Beiträge festigte das IOM seine Po- sition als international anerkannter Akteur in der Plas- ma- und Oberflächenforschung und leistete zugleich einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen Weiterent- wicklung moderner Beschichtungstechnologien.

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74 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 K o m m u n i k a t i o n & M e d i e n h i g h l i g h t s Netzwerke und Dialog: Strategische Partnerschaften, Forschung und Nachwuchsförderung Die aktive Einbindung in regionale, nationale und internationale Netzwerke ist ein zentraler Baustein der Wissen- schaftsstrategie des IOM. Durch Beteiligungen an Innovationsbündnissen, Forschungsverbünden und Fachorganisa- tionen stärkt das Institut seine Position im Forschungsökosystem, fördert den Austausch zwischen Disziplinen und gestaltet technologische Zukunftsfelder mit. Die folgenden Beispiele zeigen die Bandbreite der IOM-Vernetzungs- aktivitäten in den Jahren 2024 und 2025. GRAVOmer – Kompetenznetzwerk für funktionale Polymeroberflächen Als aktives Mitglied und Mitgründer des WIR!-Bündnisses GRA- VOmer engagiert sich das IOM für die Entwicklung mikrostruk- turierter Polymeroberflächen und deren Anwendung in unter- schiedlichen Branchen. Das Netzwerk stärkt die Zusammenarbeit von regionalen Unternehmen, Bildungs- und Forschungseinrich- tungen und trägt maßgeblich zur Weiterentwicklung der Wert- schöpfungsketten in Mitteldeutschland bei. Das IOM beteiligt sich regelmäßig an Netzwerkformaten wie dem GRAVOnet – etwa 2024 an der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (HTWK) mit der Präsentation aktueller Projek- tergebnisse oder 2025 an der Burg Giebichenstein Kunsthoch- schule Halle mit einem Impulsvortrag zu Potenzialen funktionaler Oberflächen für die Produktentwicklung. GRAVOnet-Veranstaltung an der Kunsthochschule Halle. (Foto: ©GRAVOmer) Sächsische Kompetenznetzwerke Das IOM ist Forschungspartner im neu gegründeten Sächsisches Kompetenznetzwerk für Fusionsforschung SAXFUSION, das mit rund 2,4 Millionen Euro von der EU und dem Freistaat Sachsen gefördert wird. Ziel des Bündnisses ist es, die Fusionsforschung in Sachsen zu bündeln, technologische Entwicklungen voranzutrei- ben und Industrieimpulse zu setzen. Unter der Koordination des Helmholtz-Zentrums Dres- den-Rossendorf (HZDR) und der Co-Projektleitung des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik IWS vereint SAXFUSION führende Forschungseinrich- tungen des Freistaats. Das IOM bringt hierbei seine Kompetenzen in der Oberflächenbearbeitung, Präzisi- onsoptik sowie der Formgebung optischer Komponen- ten ein – Technologien, die für zukünftige Fusionsre- aktoren essenziell sind. Durch seine Beteiligung trägt das IOM zur Positionierung Sachsens als relevantem Standort der europäischen Fusionsforschung bei. Im Dezember 2025 wurde am IFW Dresden das EFRE- geförderte Netzwerk SAX-QT – Quantum Saxony offi- ziell gestartet. In diesem Netzwerk für Quantentech- nologien engagiert sich auch das IOM aktiv, um die sächsische Quantentechnologie gemeinsam mit wei- teren Partnern voranzubringen und die standortüber- greifende Zusammenarbeit zu stärken. Beim begleitenden Winter Quantum Colloquium war das IOM durch Dr. Kirill Monakhov vertreten, der mit seinem Vortrag „Chemistry of quantum systems“ wich- tige chemische Konzepte für funktionale Quantensys- teme und Materialien präsentierte – ein Beitrag, der die Entwicklung neuer Quanteneffekte und Quanten- materialien unterstützt.

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75 s t h g i l h g i h n e i d e M & n o ti a k i n u m m o K I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. Internationale Spintronik-Initiative CHIROMAG Die IOM-Arbeitsgruppe „Schaltbare mole- kular-funktionalisierte Oberflächen“ wur- de im Oktober 2025 offiziell in die COST Action CA23136 „Magnetism and chira- lity: twisting spins, light, and lattices for faster-than-ever spintronics (CHIROMAG)“ aufgenommen. Die Initiative vernetzt eu- ropaweit Expertinnen und Experten der Forschung zu ultraschnellem Magnetis- mus, Spintronik, Magnonik, Photonik so- wie hochauflösender Spektroskopie. Die IOM-Forschenden wirken aktiv in den Arbeitsgruppen „Magnetismus in Phasen gebrochener Symmetrie“ und „Spin-Kontrolle mittels ultraschneller chi- raler Anregungen“ mit. Im Fokus stehen Polyoxometallat-Molekülmagnete und funktionalisierte Oberflächen als Grund- lage neuartiger Ansätze für ultraschnelle spintronische Anwendungen – ein For- schungsfeld mit hohem Potenzial für zu- künftige Datenverarbeitungstechnologien. Leibniz-Forschungsnetzwerk MMS: Impulse für Europas KI-Forschung Als Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft bringt das IOM seine Expertise im For- schungsnetzwerk „Mathematische Mo- dellierung und Simulation“ (MMS) ein. Mit Initiativen wie den Leibniz-KI-Schools, von denen die letzte im Oktober 2025 am IOM stattfand, wird gezielt der Kompeten- zaufbau in Schlüsselbereichen der KI ge- fördert – von digitaler Materialforschung bis zu datengetriebenen Anwendungen in Medizin und Naturwissenschaften. Da- durch werden wichtige Impulse für die europäische Forschungslandschaft ge- setzt und Maßnahmen des in 2024 ver- öffentlichten Positionspapiers der sechs führenden europäischen Forschungsorga- nisationen G6 zur strategischen Weiter- entwicklung der europäischen KI-Land- schaft umgesetzt. Die vorgeschlagenen Maßnahmen reichen von der Stärkung der Grundlagenforschung über offene Daten- und Recheninfrastrukturen bis hin zu ethischen Leitlinien und nachhaltiger KI-Nutzung. Stärkung der IOM-Präsenz in wissenschaftlichen Fachgremien Mit der aktiven Mitwirkung in zentralen Fachgremien baut das IOM seine nationale und fachliche Vernet- zung weiter aus. Auf der Mitgliederversammlung der Deutschen Gesellschaft für Membrantechnik (DGMT) im Februar 2025 wurde Dr. Agnes Schulze in den Beirat gewählt. Mit ihrer ausgewiesenen Expertise zu Oberflächen poröser Membranfilter bringt sie wichtige Impulse für die strategische Weiterentwicklung der Membrantechnik ein und fördert den Austausch zwischen Grundlagenforschung, industriellen An- wendern und internationalen Fachverbänden. Auch im Bereich der Plasmatechnologie ist das IOM stärker vertreten: Im Oktober 2024 wurde Dr. Martin Rudolph in das PLASMA GERMANY Komitee aufgenommen, das zu diesem Anlass am IOM tagte. Neben der Diskussion aktueller Entwicklungen, etwa zu Plasmageneratoren der nächsten Generation, stand die Vernetzung und Anbahnung neuer Projektideen im Mittelpunkt. Auf der Mitgliederversammlung im No- vember 2025 an der Westsächsischen Hochschule Zwickau präsentierte Dr. Rudolph zudem die aktuellen IOM-Aktivitäten in Plasmaphysik und -technologie, darunter Ionenstrahlätzen, Dünnschichtabscheidung und Prozessmodellierung. Die Engagements unterstreichen die Rolle des IOM als aktiver Impulsgeber in wichtigen wissenschaftlichen Netzwerken und stärken seine Sichtbarkeit in strategisch relevanten Forschungsfeldern.

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76 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 K o m m u n i k a t i o n & M e d i e n h i g h l i g h t s Zusammenarbeit und Fortschritt bei ausgewählten IOM-Projekten Im Jahr 2025 standen beim IOM interdisziplinäre Kooperationen und internationale Vernetzung im Fokus, um in- novative Technologien für die Zukunft voranzutreiben. Drei Projekttreffen unterstrichen dabei die Bedeutung part- nerschaftlicher Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Industrie. Verbundprojekt „nanoAR“ Schlüsselprojekt für die nachhaltige Ener- gieversorgung der Zukunft. Nach einem Überblick zum Projektfortschritt folgten intensive Diskussionen und ein Laborrund- gang, bei dem die Teilnehmenden moder- ne Anlagen am IOM sowie bei Trionplas besichtigten. Das Projekt, das mit einem Fördervolumen von sechs Millionen Euro vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) un- terstützt wird, bündelt Expertisen entlang der gesamten Innovationskette – von der Schadensreduktion optischer Materialien über Nanostrukturierung bis hin zur Qua- litätssicherung. Das Treffen betonte die Bedeutung der engen interdisziplinären Zusammenarbeit und brachte wertvolle Impulse für die nächsten Projektschritte. Dr. Tom Scherzer (links) und Dr. Olesya Daikos im Labor an der Hyperspektralkamera des IOM. (Foto: Erik Kazak) Begrüßung der Verbundpartner durch den Wissenschaftlichen Direktor, Prof. Dr. Benjamin Dietzek-Ivanšić. (Foto: Stephan Görsch) Am 20. Mai 2025 trafen sich die Partner des Forschungsprojekts „nanoAR“ zum zweiten Verbundtreffen in Leipzig, aus- gerichtet vom IOM und der Trionplas Technologies GmbH. Im Mittelpunkt stand der fachliche Austausch zur Entwicklung hochleistungsfähiger optischer Kompo- nenten für Laserfusionskraftwerke, einem EU-Verbundprojekt SORT4CIRC Ein weiteres zukunftsweisendes Projekt ist das Horizon-Europe-Projekt SORT4CIRC, das am 1. Dezember 2025 startete. Hier engagiert sich das IOM mit seiner Quer- schnittseinheit Materialcharakterisierung und Analytik gemeinsam mit 14 Partnern aus acht europäischen Ländern. Ziel des Projekts ist es, innovative Technologien und Künstliche Intelligenz zu entwickeln, die eine präzise und sortenreine Tren- nung von Alttextilien ermöglichen – auch bei bislang schwer erfassbaren Materiali- en wie schwarzen Textilien oder Elasthan. Damit soll die EU-weite textile Kreislauf- wirtschaft gestärkt und das Recycling deutlich verbessert werden. Am Ende des dreijährigen Projekts ist der Aufbau einer Demonstratoranlage geplant, die ei- ne vollautomatische, umfassende Sortie- rung von Alttextilien ermöglicht.

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. EU-Verbundprojekt „10 Ångstrom CMOS Exploration“ 77 s t h g i l h g i h n e i d e M & n o ti a k i n u m m o K EU-Verbundpartner beim Projekttreffen in Leuven. (Foto: Yansley Rosemain) Ende Juni 2025 fand zudem das offizielle Review-Meeting des von der EU geförderten Verbund- projekts „10 Ångstrom CMOS Exploration“ im Forschungs- und Innovationszentrum imec in Leuven statt. Hier präsentierten die 32 Partner, darunter auch das IOM, den aktuellen Stand des Projekts und stimmten die nächsten Schritte mit den EU-Gutachtern ab. Die IOM-Projektverantwortlichen stellten dabei Fortschritte in der Ionenstrahl-gestützten Ätztechnologie vor. Ein besonderes High- light war der exklusive Rundgang durch das imec, eines der weltweit führenden Forschungszent- ren für Nanoelektronik, bei dem die Teilnehmenden modernste Produktionsanlagen und aktuelle Forschungsprojekte kennenlernen konnten. Die Treffen und Projekte verdeutlichen, wie das IOM durch vernetzte Kooperationen auf nationaler und in- ternationaler Ebene wichtige Impulse für den technologischen Fortschritt setzt und gemeinsam mit Partnern Zukunftsthemen wie nachhaltige Energieversorgung, Nanoelektronik und Kreislaufwirtschaft vorantreibt.

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78 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 K o m m u n i k a t i o n & M e d i e n h i g h l i g h t s Herausragende Leistungen: Auszeichnungen 2024 und 2025 Das IOM ehrt auch in den Jahren 2024 und 2025 erneut herausragende Persönlichkeiten für ihre wissenschaftlichen und organisatorischen Beiträge. Ob innovative Forschungsergebnisse, engagierte Nachwuchswissenschaftler*innen oder herausragende Leistungen im nichtwissenschaftlichen Bereich – die Preisträger*innen setzen wichtige Impul- se für den Erfolg und die Sichtbarkeit des Instituts. Von internationalen Ehrungen bis zu internen Anerkennungen spiegeln die Auszeichnungen das breite Spektrum an Exzellenz und Engagement am IOM wider. Prof. Dr. Andre Anders PSE Leading Scientist Award 2024 auf der 19. Conference on Plasma surface engineering für seine herausragenden Leistungen und seinen Einfluss in der wissenschaftlichen Gemeinschaft Lukas Paul Lingenfelder Posterpreis in der Kategorie "Methods and Processes" auf der 50. Internationalen Kon- ferenz "Micro- and Nano Engineering MNE 2024" in Montpellier für das Poster „Ion Beam Planarization using non-volatile, high-solvent containing Polymer Coatings“ Dr. Zahra Niavarani IOM-Preis Nachwuchswissenschaftler*in 2024 für ihre Dissertation „Design of Adsorptive Polymer Microfiltrati- on Membranes using Electron Beam Modifi- cation” Verena Kühn IOM-Preis Nichtwissenschaftliche Mitarbeiter*in 2024 für ihr außerordentliches Engagement in der Administration unter erschwerten Bedingungen Dr. Kirill Monakhov 2025 ausgezeichnet mit der Gast- professur vom Institute of Advan- ced Study (IAS) und dem Depart- ment of Chemistry der University of Warwick, Großbritannien Jonas Lorenz YoungFMOCS 2025 Vortragspreis auf der Konferenz Frontiers in Me- tal Oxide Cluster Science für seinen Vortrag “Substrate-controlled self-organiz- ation of poly oxovanadates" Dr. Omid Shayestehpour IOM-Preis Nachwuchswissen- schaftler*in 2025 für seine herausragenden Leistun- gen im Rahmen seiner Promotion und seinen Beitrag zur positiven Außenwahrnehmung des IOM Florian Hager IOM-Preis Nichtwissenschaftliche Mitarbeiter*in 2025 für seinen außergewöhnlichen Einsatz, seine fachliche Professionalität und seinen Teamgeist in der Werkstatt sowie beim Übergang in den Forschungsbereich Oberflächen poröser Membranfilter Sven Arnold IOM-Preis Nichtwissenschaftliche Mitarbeiter*in 2025 für seine hervorragende und stets lösungsorientierte Arbeit bei den unterschiedlichsten IT-Angelegenheiten des IOM

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79 s t h g i l h g i h n e i d e M & n o ti a k i n u m m o K 79 I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. Begegnungen: Dialog zwischen Wissenschaft und Politik Der kontinuierliche Austausch zwischen Forschungsinstitutionen, Universitäten und politischen Entscheidungsträ- gern bildet die Grundlage für eine erfolgreiche wissenschaftliche Entwicklung und Innovationsförderung. Besuche hochrangiger Vertreterinnen aus Wissenschaft und Politik am IOM im Jahr 2024 und 2025 haben die Bedeutung strategischer Partnerschaften und den Dialog über aktuelle wissenschaftliche Herausforderungen unterstrichen. Diese Begegnungen fördern die enge Zusammenarbeit und schaffen wichtige Impulse für die Zukunftsfähigkeit des Forschungsstandorts Sachsen. STRATEGISCHE PARTNERSCHAFTEN IM FOKUS: Besuch der Rektorin der Universität Leipzig Im Februar 2024 besuchte Prof. Eva Inés Obergfell, Rektorin der Universität Leipzig, das IOM. In Gesprächen mit dem damali- gen IOM-Direktor Prof. André Anders und dem Leitungsteam standen die Vertiefung strategischer Kooperationen sowie die zu- künftige gemeinsame Besetzung von Pro- fessuren im Mittelpunkt. Bei einem Rundgang durch die Labore er- hielt Prof. Obergfell Einblicke in aktuelle Forschungsprojekte und Schlüsseltechno- logien. Der Besuch unterstrich die starke Verbindung zwischen Universität und Ins- titut und setzte wichtige Impulse für eine weiterführende Zusammenarbeit in For- schung und Lehre. Rundgang durch das IOM mit der Rektorin der Universität Leipzig, u.a. im JointLab "Surface engineering with mass selected molecular ions". (Foto: Flemming Schock) POLITIK TRIFFT FORSCHUNG: Staatssekretärin Prof. Dr. Heike Graßmann zu Gast Am 20. Mai 2025 informierte sich Prof. Dr. Heike Graß- mann, Staatssekretärin im Sächsischen Staatsministerium für Wissenschaft, Kultur und Tourismus (SMWK), über die Forschungsarbeit des IOM. Begleitet von Dr. Tim Metje, Leiter des Referats „Leibniz-Institute und landesfinanzierte Forschungseinrichtungen“ und Susan Wagner, Mitarbeite- rin beim SMWK, stand ein offener Austausch über zentrale Forschungsschwerpunkte sowie aktuelle Herausforderun- gen der Wissenschaftspolitik im Mittelpunkt. Der Dialog setzte wichtige Akzente für die Zusammenarbeit zwischen Politik und Forschung und betonte die Relevanz des IOM für den Wissenschaftsstandort Sachsen. Prof. Dr. Heike Graßmann, Staatssekretärin im Sächsischen Staatsministerium für Wissenschaft, Kultur und Tourismus (SMWK) (2.v.l.) im Plasmalabor am IOM. (Foto: Yvonne Bohne)

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80 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 K o m m u n i k a t i o n & M e d i e n h i g h l i g h t s Austausch, Nachwuchsförderung, internationale Vernetzung und Karrierechancen am IOM Das IOM hat sich in den Jahren 2024 und 2025 als zentraler Ort für wissenschaftlichen Austausch, interdisziplinäre Zusammenarbeit, Nachwuchsförderung und internationale Kooperation etabliert. Vielfältige Aktivitäten und Veran- staltungen spiegeln das breite Engagement des Instituts wider, exzellente Forschung mit Qualifizierung, Vernetzung und nachhaltiger Karriereförderung zu verbinden. Teilnehmende des MemrisTec Treffens. (Foto: Heike Kolossa) Austausch ermöglichte vertiefte Einblicke in aktuelle Forschungsprojekte und führte zu intensiven fachlichen Diskussionen. Zu- dem wurde ein gemeinsamer DFG-Projek- tantrag finalisiert, der den Grundstein für eine langfristige bilaterale Zusammenar- beit legte und neue Impulse für zukünftige Forschungsinitiativen brachte. Ein weiteres Beispiel für die interdiszip- linäre Ausrichtung des Instituts war der Besuch einer Delegation der Nationalbib- liothek der Tschechischen Republik am 4. November 2025. Im Fokus standen inno- vative Plasmaverfahren zur Restau rierung und Konservierung empfindlicher histori- scher Materialien wie Pergament. Fach- präsentationen, Laborbesichtigungen und Diskussionsrunden zeigten das große Po- tenzial einer Zusammenarbeit zwischen Materialwissenschaft und Kulturguterhal- tung und eröffneten Perspektiven für zu- künftige gemeinsame Forschungsprojekte. Im Bereich der internationalen Vernet- zung intensivierte das IOM seine Koope- rationen. So besuchte im Mai 2025 die Arbeitsgruppe Lasergestützte Mikro- und Nanostrukturierung das Institut für wis- senschaftliche Instrumente der Tschechi- schen Akademie der Wissenschaften in Brünn. Der von Dr. Mojmír Šerý initiierte Führung der Gäste aus Prag durch das IOM. (Foto. Heike Kolossa) Ein Höhepunkt im Jahr 2025 war das jähr- liche Seminar des DFG-Schwerpunktpro- gramms MemrisTec (SPP 2262), das vom 25. bis 27. November 2025 am IOM in Leipzig stattfand. Promovierende sowie Master- und Diplomstudierende prä- sentierten ihre Forschungsarbeiten und erhielten qualifiziertes Feedback von erfahrenen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern. Das Programm wurde durch Laborführungen und Impulsvorträ- ge zu Karrierewegen sowie zur deutschen Forschungslandschaft ergänzt. Besonders hervorzuheben ist der wissenschaftliche Vortrag von Dr. Kirill Monakhov zu mole- kular-funktionalisierten Oberflächen, der neue Perspektiven für Anwendungen im Quanten- und neuromorphen Computing eröffnete. Das Seminar stärkte die Zusam- menarbeit innerhalb des Schwerpunktpro- gramms und unterstützte gezielt den wis- senschaftlichen Nachwuchs.

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. 81 s t h g i l h g i h n e i d e M & n o ti a k i n u m m o K IOM-Wissenschaftler beim JobCafé an der Universität Leipzig. (Foto: Erik Rohkamm) Neben diesen forschungsorientierten Aktivitäten en- gagiert sich das IOM stark in der Förderung junger Talente und der Unterstützung von Karrierewegen. Bereits im Mai 2024 empfing das Institut die Regi- onalgruppe Leipzig der Jungen Deutschen Physikali- schen Gesellschaft (jDPG). Rund 20 Nachwuchswis- senschaftler*innen erhielten praxisnahe Einblicke in moderne Material- und Oberflächenforschung sowie in berufliche Perspektiven durch Fachvorträge und Diskussionen. Im Juni 2025 präsentierte sich das IOM beim ers- ten JobCafé der Fakultät für Physik und Erdsystem- wissenschaften der Universität Leipzig. Studieren- de informierten sich über Praktika, studentische Hilfskraftstellen, Abschlussarbeiten und Einstiegs- möglichkeiten in die Wissenschaft. Die Mitarbei- tenden standen dabei mit Rat und Tat zur Seite und zeigten die vielfältigen Karrieremöglichkeiten am Institut auf. Am 26. November 2025 war das IOM auch bei der Karrieremesse „Zukunftswege: Physik“ an der Universität Leipzig vertreten. Die zweisprachige Veranstaltung ermöglichte Studierenden aus Physik, Chemie, Biochemie und Biologie, regio- nale Forschungseinrichtungen und Unternehmen kennenzulernen. Das IOM informierte ausführlich über Praktika, studentische Tätigkeiten und wis- senschaftliche Karrieremöglichkeiten. Die Mes- se wurde durch eine lebhafte Podiumsdiskussion abgerundet. Insgesamt zeigen diese vielfältigen Aktivitäten, wie das IOM exzellente Forschung, internationale Ko- operationen und nachhaltige Nachwuchsförde- rung erfolgreich miteinander verbindet und da- mit einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung des Forschungsstandorts leistet. Dr. Carsten Bundesmann im Gespräch auf der Karrieremesse an der Universität Leipzig. (Foto: Alexander Thoms)

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82 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 K o m m u n i k a t i o n & M e d i e n h i g h l i g h t s Interviews: Perspektiven aus Forschung, Transfer und Wissenschaftspolitik Interviews mit Expertinnen und Experten des IOM beleuchten aktuelle Herausforderungen und Chancen in For- schung, Transfer und technologischer Entwicklung. Sie zeigen, wie stark das Institut in gesellschaftliche, politische und industriebezogene Diskurse eingebunden ist – von Fragen internationaler Kooperationen über Raumfahrttech- nologien bis hin zu nachhaltigen Transferstrukturen. Innovation darf nicht zum Sicherheitsrisiko werden: Prof. André Anders im Gespräch mit dem MDR Prof. André Anders im Interview mit einer Journalistin des MDR. Im Interview mit dem MDR im Juli 2024 diskutierte Prof. André Anders, ehema- liger Direktor des IOM, die wachsende Sensibilität rund um Forschungskoope- rationen mit China und das zentrale Du- al-Use-Problem. Deutschland befinde sich, so Anders, im Spannungsfeld zwi- schen Offenheit und sicherheitspolitischer Verantwortung. China sei in vielen Zukunftstechnologien führend – eine attraktive Basis für wissen- schaftlichen Austausch, gleichzeitig aber auch ein Risiko. Dual-Use-Forschung kann sowohl zivil als auch militärisch genutzt werden: „Ein Algorithmus zur Analyse me- dizinischer Daten kann genauso in militäri- schen Kontexten eingesetzt werden.“ Vor diesem Hintergrund würden deutsche Hochschulen Kooperationen zunehmend kritischer prüfen. Eine übermäßige Ein- schränkung könne jedoch Innovations- kraft mindern. Anders plädiert für eine Balance aus Zusammenarbeit und Kont- rolle: klare Regeln, transparente Verträge und international verbindliche Standards. Nur durch dieses Zusammenspiel bleibe Forschung global anschlussfähig und den- noch verantwortungsvoll. Das Interview wurde am 11.12.2024 im MDR-Magazin EXAKT im Beitrag „Si- cherheit vs. Innovation – Die schwieri- ge Kooperation zwischen deutschen und chinesischen Hochschulen“ sowie am 17.06.2025 in der ARD-Sendung FAKT im Beitrag „Chance und Risiko – Gemeinsame Forschung mit China“ gesendet.

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. Wie Forschende am IOM Satellitenantriebe sicherer machen: Interview mit Dr. Daniel Spemann (MDR WISSEN) 83 s t h g i l h g i h n e i Der dynamische Aufstieg der kommerziellen Raum- fahrt wirft neue Fragen zur Sicherheit im Orbit auf. Dr. Daniel Spemann, Leiter der Querschnittseinheit Werkzeuge, erläuterte im August 2025 im Gespräch mit Clemens Haug von MDR WISSEN, wie sein Team daran arbeitet, elektrische Satellitenantriebe künftig objektiv zu bewerten und damit einen „TÜV für den Weltraum“ zu etablieren. Ein Ausfall im All sei kaum zu beheben und könne enorme wirtschaftliche Schäden oder Weltraum- schrott verursachen. Während chemische Raketen für den Transport ins All sorgen, übernehmen hoch- effiziente Ionenantriebe die Manöver im Orbit. Bislang fehlten jedoch standardisierte Messmethoden, um deren Leistungsfähigkeit zuverlässig zu vergleichen. d e M & n o ti a k i n u m m o K Links: Laserspektroskopische Untersuchung an einem mit Xenon betriebenen RIT-10 EVO (bereitgestellt durch ArianeGroup GmbH) in einer Vakuumkammer am IOM Leipzig. (Foto: Lukas Pietzonka) Rechts: IOM-Experte Dr. Damiel Spemann Im IOM werden Antriebe deshalb unter weltraumähn- lichen Bedingungen untersucht: Vakuumkammern, Laserdiagnostik und präzise Strahlmessungen liefern detaillierte Daten zur Funktionsweise. Das vom DLR geförderte Verbundprojekt „Ref4EP“ schafft hierfür die Basis. Gemeinsam mit Partnern aus Gießen und Kiel entsteht ein Referenztriebwerk, an dem künftig Messverfahren kalibriert werden sollen. Langfristig könnte daraus ein europäischer Standard und schließlich ein Qualitätssiegel für elektrische Sa- tellitenantriebe erwachsen – ein zentraler Beitrag zu Sicherheit, Zuverlässigkeit und Nachhaltigkeit in der wachsenden Raumfahrtindustrie. Das Interview wur- de am 25.08.2025 bei MDR-Wissen „Welttraum“ unter dem Titel „Private Raumfahrt: Leipziger Forscher ent- wickeln "TÜV" für Satellitenantriebe“ veröffentlicht. Neue Wege entstehen dadurch, dass man sie geht: Das IOM-Transferteam über Innovationsgeist, Netzwerke und wirksame Strukturen Im Interview mit der Förderlinie Innova- tionsorientierung der Forschung (Innofo) des BMFTR erläuterten Dr. Maria Meißler und Yvonne Bohne, wie das Transferteam des IOM Forschungsergebnisse sichtbar macht und in wirtschaftliche und gesell- schaftliche Anwendungen überführt. Transfer sei eine Kernaufgabe des Insti- tuts, die nur im engen Austausch mit For- scher*innen gelinge. Ein Schwerpunkt liege auf dem Aufbau stabiler Struktu- ren, der Stärkung von Kooperationen mit Unternehmen sowie der Vernetzung zwischen Transferakteuren. Besonders hervorgehoben wird die gewachsene IOM-Transferstruktur: Ausgehend vom BMFTR-Projekt „Sektorale Verwertung“ hat sie sich durch Programme wie Innofo erweitert und ist heute fester Bestandteil aller Forschungsbereiche. Für die Zukunft setzt das Team auf den Abbau bestehender Transferhemmnisse und die Weiterentwicklung unterstützen- der Prozesse. Jeder erfolgreiche Transfer sei ein Beleg für gelebte Anwendungso- rientierung. Der Leitgedanke bleibt da- bei klar: Nur wer neue Wege erschließt, schafft nachhaltige Brücken zwischen For- schung und Praxis.

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84 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 K o m m u n i k a t i o n & M e d i e n h i g h l i g h t s Nichtwissenschaftliche Veranstaltungen: Forschung im Dialog und lebendige Wissenschaft Das IOM setzt sich aktiv dafür ein, Wissenschaft für die Öffentlichkeit erlebbar und verständlich zu machen. Ob bei Tagen der offenen Tür oder im persönlichen Gespräch – die Forscherinnen und Forscher laden zum Austausch ein, zeigen Forschungsansätze praxisnah und fördern Nachwuchstalente. Mit vielfältigen Formaten schafft das Institut Begegnungen zwischen Wissenschaft und Gesellschaft, stärkt Netzwerke und inspiriert junge Menschen für natur- wissenschaftliche Berufe. Doch das IOM ist nicht nur aktiver Akteur im Dialog mit der Öffentlichkeit, Politik und Bildungseinrichtungen, sondern zeigt auch bei Sportveranstaltungen vollen Einsatz. Das IOM bei SPIN2023 – Forschung hautnah erleben Beim Wissenschaftsfestival SPIN2023 in den Technischen Sammlungen Dres- den präsentierte das IOM im März 2024 spannende Einblicke in seine Forschungs- arbeit. Im Rahmen von „Meet a Scien- tist“ konnten Besucher*innen direkt mit unseren Wissenschaftlern*innen ins Ge- spräch kommen. Im Fokus standen inno- vative Membranfilter zur Entfernung von Mikroschadstoffen aus Wasser sowie die Bedeutung von Kunststoffen für nachhal- tige Energietechnologien. Ergänzt wurde das Programm durch spannende Einblicke in den Einsatz von Plasmen in Material-, Elektronik- und Energiewirtschaft. Mit pra- xisnahen Beispielen machte das IOM deut- lich, wie Forschung aus Leipzig Zukunft ge- staltet – dialogorientiert und inspirierend. Wissenschaftsfestival SPIN2030 in Dresden: Der Ministerpräsident des Freistaates Sachsen, Michael Kretschmer (Mitte) und der sächsische Wissenschaftsminister, Sebastian Gemkow eröffnen die Veranstaltung. (Foto: Yvonne Bohne) „Book a Scientist“ – Wissenschaft verständlich erklärt Im Oktober 2024 und Juni 2025 bot das Format „Book a Scientist“ der Leibniz-Gemein- schaft erneut die Gelegenheit zum persönlichen Austausch mit Forschenden des IOM. Interessierte konnten gezielt Fragen stellen und erhielten Einblicke in aktuelle For- schungsfelder wie innovative Plasmatechnologien, nachhaltige Kunststoffe und Mik- roschadstoffentfernung. Der direkte Dialog macht komplexe Themen verständlich und fördert die Verbindung zwischen Wissenschaft und Gesellschaft. Mit regelmäßiger Teil- nahme unterstützt das IOM den offenen und praxisnahen Zugang zu Forschung. Gemeinsam stark – auch sportlich Bei sportlichen Veranstaltungen wie dem Leipzig Science Cup 2025 und dem Leipziger Firmenlauf in den Jahren 2024 und 25 zeigte das IOM Teamgeist und Engagement. Ob auf dem Fußballfeld oder der 4,9-Kilometer-Strecke – der gemeinsame Einsatz stärkte Vernetzung, Gemein- schaftsgefühl und die Sichtbarkeit des Instituts in der Leip- ziger Wissenschafts- und Unternehmenslandschaft.

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85 s t h g i l h g i h n e i d e M & n o ti a k i n u m m o K I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. Girls’Day – Mädchen-Zukunftstag: Mädchen entdecken Naturwissenschaften und Technik Jedes Jahr im April öffnet das IOM seine Türen für Schülerin- nen und macht Naturwissenschaften und Technik greifbar. Beim Girls’Day erhalten die Teilnehmerinnen authentische Einblicke in den Arbeitsalltag von Wissenschaftlerinnen, Technikerinnen und Laborantinnen. Im Rahmen von Führungen und Gesprächen lernen sie die Vielfalt der Forschungsarbeit kennen und werden ermutigt, auch weniger bekannte Karrierewege einzuschlagen. Das IOM legt besonderen Wert darauf, frühzeitig Interesse für MINT-Berufe zu wecken und junge Talente zu fördern. Der Girls’ Day bot u.a. Einblicke in unsere Forschungswerk- statt (unten links), die Membranherstellung (oben links) sowie Mikroskopie-Techniken (Mitte links). Ein weiteres Highlight: der Start einer Wasserrakete (rechts). (Fotos: Yvonne Bohne und Anna Franziska Wenger)

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Am „Tag der Raumfahrt“ am 29. März 2025 lud das IOM Besucher*innen ein, in- novative Technologien aus dem Bereich der Raumfahrtantriebe kennenzulernen. Im Mittelpunkt stand ein Vortrag zu elek- trischen Ionentriebwerken, ergänzt durch zwei ausgestellte Modelle – darunter ei- ne Entwicklung des IOM in Kooperation mit DLR und Aerospace Innovation GmbH. Forschende präsentierten Messsysteme und standen für Fragen bereit. Das große Interesse verdeutlichte die Begeisterung für Raumfahrtforschung am IOM und mo- tivierte insbesondere Nachwuchswissen- schaftler*innen. 86 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 K o m m u n i k a t i o n & M e d i e n h i g h l i g h t s Faszination Raumfahrt am IOM: Einblicke in elektrische Satellitenantriebe Dr. Daniel Spemann erklärt den Besuchern das Prinzip einer Ionenquelle. (Foto: Yvonne Bohne) Experimentieren erlaubt: SCHAU REIN! – Berufsorientierung am IOM Im März 2025 beteiligte sich das IOM erstmals an Sachsens größter Berufsorientierungsinitiative „SCHAU REIN!“. Siebzehn Schülerinnen und Schüler erhielten die Gelegenheit, Berufe wie Chemielabo- rant*in und Physiklaborant*in praktisch zu erleben. In kleinen Gruppen führten sie Messungen zur Bestim- mung von Oberflächeneigenschaften durch, titrierten Lösungen oder probierten sich im Löten. Die Veran- staltung weckte Begeisterung für Naturwissenschaf- ten und Technik und bot einen gelungenen Einstieg in die Berufswelt. In mehreren Gruppen konnten die Schüler*innen in der Woche der offenen Unternehmen an verschiedenen Aktivitäten in unterschiedlichen Laboren teilnehmen und so erste Erfahrungen sammeln. (Fotos: Yvonne Bohne und Anna Franziska Wenger)

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. Lange Nacht der Wissenschaften 2025: Ein Abend voller Forschung und Begeisterung 87 s t h g i l h g i h n e i d e M & n o ti a k i n u m m o K Tim Schreiber (rechts) zeigt, wie man eine Membran herstellt. (Foto: Yvonne Bohne) Am 20. Juni 2025 öffnete das IOM im Rahmen der Langen Nacht der Wis- senschaften seine Türen unter dem Motto „Entdecken. Staunen. Verstehen.“ Besucher*innen erhielten Einblicke in aktuelle Projekte, wie die Funktions- weise von Ionentriebwerken, innovative Methoden zur Entfernung von Mi- kroschadstoffen und hochauflösende Elektronenmikroskopie. Auch Leipzigs Bürgermeisterin für Jugend, Schule und Demokratie, Vicky Felthaus, ließ sich die Gelegenheit zum Austausch mit Forschenden nicht entgehen. Der Abend zeigte eindrucksvoll, wie spannend und zugänglich Wissenschaft am IOM ist. Vicky Felthaus, Bürgermeisterin für Jugend, Schule und Demokratie der Stadt Leipzig (links) nutzte die Gelegenheit und besuchte das Labor für Ionenquellentests, wo Dr. Spemann die Funktionsweise von Ionenquellen erklärte. (Foto: Yvonne Bohne) Kleinste Strukturen eines Schmetterlingsflügels unter dem Mikroskop untersucht. (Foto: Anna Franziska Wenger)

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88 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 O r g a n i s a t i o n / Z a h l e n u n d F a k t e n Organisation / Organe MITGLIEDERVERSAMMLUNG GENERAL MEETING Sächsisches Ministerium für Wissenschaft, Kultur und Tourismus SMWK, vertreten durch RD̕in Cathrin Liebner Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt BMFTR, vertreten durch Lutz Gros Universität Leipzig, vertreten durch Prof. Dr. Jens-Karl Eilers Stadt Leipzig, vertreten durch Dr. Torsten Loschke NTG Neue Technologien GmbH & Co. KG, vertreten durch Thomas Franz IOT-Innovative Oberflächentechnologien GmbH, vertreten durch Carsten Riedel (seit 2025) Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung UFZ, vertreten durch Dr. Sabine König (seit 2025) Prof. Dr. Marius Grundmann (persönliches Mitglied) Prof. Dr. Roger Gläser (persönliches Mitglied) Dr. Karsten Otte (persönliches Mitglied) Prof. Dr. Reiner Mehnert (Ehrenmitglied) Prof. Dr. André Anders (Ehrenmitglied, seit 2025) KURATORIUM BOARD OF TRUSTEES Sächsisches Ministerium für Wissenschaft, Kultur und Tourismus SMWK, vertreten durch RD‘in Cathrin Liebner (Vorsitzende) Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt BMFTR, vertreten durch Lutz Gros Universität Leipzig, vertreten durch Prof. Dr. Jens-Karl Eilers Prof. Dr. Christina Trautmann (Sachverständige) VORSTAND BOARD OF DIRECTORS Wissenschaftlicher Direktor, Prof. Dr. Benjamin Dietzek-Ivanšić (seit 03/2025) Wissenschaftlicher Direktor, Prof. Dr. André Anders (bis 02/2025) Kaufmännischer Direktor, Dr. Daniel Strecker WISSENSCHAFTLICHER BEIRAT SCIENTIVIC ADVISORY BOARD Prof. Dr. Achim von Keudell, Ruhr-Universität Bochum (Vorsitzender) Dr. Maren Buechner, Carl Zeiss SMT GmbH, Oberkochen Prof. Dr. Céline Croutxé-Barghorn, University of Haute-Alsace (UHA), Frankreich Prof. Dr.-Ing. Thomas Mussenbrock, Ruhr-Universität Bochum Prof. Dr. Mathias Ulbricht, Universität Duisburg-Essen Prof. Dr. Ilia Valov, Forschungszentrum Jülich GmbH Prof. Dr. Horst Hahn, Karlsruher Institut für Technologie KIT Dr. Nicolas Schiller, Fraunhofer FEP, Dresden Dr. Helmut Rudigier, CTO of Oerlikon, Pfäffikon, Schweiz (bis 12/2024) Prof. Dr. Andrea A. Robitzki, Karlsruher Institut für Technologie (bis 12/2024) FORSCHUNG RESEARCH Ultra-Präzisionsoberflächen Ultra-precision Surfaces Leiter Head Prof. Dr. Thomas Arnold Barriere- und Präzisionsschichten Barrier and Precision Coatings Leiterin Head Dr. Ulrike Helmstedt Biokompatible und Bioaktive Oberflächen Biocompatible and Bioactive Surfaces Leiter Head Prof. Dr. Stefan G. Mayr Oberflächen poröser Membranfilter Surfaces of Porous Membrane Filters Leiterin Head Dr. habil. Agnes Schulze Modellierung und Simulation Modelling and Simulation Leiter Head Dr. Stefan Zahn und Dr. Martin Rudolph Werkzeuge Tools Leiter Head Dr. Daniel Spemann Materialcharakterisierung und Analytik Material Characterization and Analytical Service Leiter Head Dr. Jan Griebel Inkubator: Explorative Projekte Incubator Explorative Projects Leiter Head Dr. Kirill Monakhov STABSSTELLEN STAFF UNITS Technologietransfer Technology Transfer Leiterin Head Dr. Maria Meißler Öffentlichkeitsarbeit Public Relations Yvonne Bohne Referent des Wissenschaftlichen Direktors Speaker of the Scientific Director Lukas Finzel Controlling Controlling Kay Hadon ZENTRALER SERVICEBEREICH CENTRAL SERVICES Administration Administration Leiter Head Dr. Daniel Strecker IT IT Leiter Head Stephan Frenzel Werkstatt des IOM Workshop of the IOM Leiter Head Stefan Daum INTERNE GREMIEN UND BEAUFTRAGTE INTERNAL COMMITTEES AND REPRESENTATIVES Wissenschaftlich-Technischer Rat (WTR) Scientific and Technical Council Dr. Christian Laube Betriebsrat Works Council Dr. Wolfgang Knolle Gleichstellungsbeauftragte Equal Opportunities Officer Dr. Astrid Kupferer Ombudspersonen Ombudspersons Dr.-Ing. Christoph Eichhorn / Dr. Axel Kahnt Vertreter wissenschaftlicher Nachwuchs Representative of Young Scientists Tim Schreiber Diversitätsbeauftragte Diversity Officer Dr. Yeliz Unutulmazsoy

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89 e m a n l e t i p a K I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. FA C T S A N D F I G U R E S 2024 / 2025 ZAHLEN UND FAKTEN Personalstatistik (Anzahl) Mitarbeiter*innen gesamt Mitarbeiter*innen nach Beschäftigungsgruppen Wissenschaftliches Personal wissenschaftsunterstützendes Personal Administratives Personal Stabsfunktionen Mitarbeiter*innen nach Finanzierung (HH, DM) Haushalt Drittmittel Gastwissenschaftler*innen Auszubildende Nur Mitarbeiterinnen Anzahl % Beschäftigte international Anzahl % Institutionelle Förderung: Verwendung (in T Euro) Bund und Land sonstige Einnahmen Ausgleichsposten Invest Vorsteuererstattung Drittmittelprojekte (in T Euro) Gesamteinnahmen Personalmittel Sachmittel Investitionsmittel Investitionsmittel aus Vorsteuererstattung Gesamtausgaben 2024 137 2025 142 74 42 17 4 81 56 52 2 46 33,58 % 16 11,68 % 9.699,2 702,1 0,0 4.591,8 14.993,1 8.924,5 8.243,0 1.866,5 0,0 74 43 21 4 82 60 49 2 49 34,51 % 23 16,20 % 10.364,1 1.494,5 1.257,4 5.546,0 18.662,1 9.933,8 4.702,2 2.313,4 1.257,4 19.034,0 18.206,9

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90 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 A n h a n g

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. ANHANG Publikationen Vorträge Poster Patente Qualifizierungen Auszeichnungen Veranstaltungen Lehrtätigkeit Gremienarbeit 91 g n a h n A 92 104 114 118 119 123 123 126 127

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92 92 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 A n h a n g PUBLIKATIONEN IN FACHZEITSCHRIFTEN PUBLICATIONS IN JOURNALS B E I T R Ä G E I N S A M M E LW E R K E N CONTRIBUTIONS TO ANTHOLOGIES 2025 O. Daikos, T. Scherzer, Hyperspectral imaging for process control in coating, printing and finishing technologies, In: K. Bec, C. Huck, (eds) Proc. of the 21st Int. Conf. on Ne- ar Infrared Spectroscopy, Springer, Cham (2025) 78-101, DOI: 10.1007/978-3-031-84794-3_7 V E R Ö F F E N T L I C H U N G E N R E F E R I E R T REVIEWED PUBLICATIONS 2024 A.A. Al-Romema, F. Plass, A. V. Nizovtsev, A. Kahnt, S.B. Tsogoeva, Synthesis and photo/radiation chemical characterization of a new redox-stable pyridine-triazole ligand, ChemPhysChem 25 (2024) e202400273, DOI: 10.1002/cphc.202400273 A.M. Alsharabasy, D. Cherukaraveedu, J. Warneke, Z. War- neke, J.R. Galán-Mascarós, S.A. Glynn, P. Farràs, A. Pan- dit, Facile synthesis of hemin derivatives with modula- ted aggregation behaviour and enhanced nitric-oxide scavenging properties as new therapeutics for breast cancer, Small Sci. 4 (2024) 2400237, DOI:10.1002/sm- sc.202400237 R.K. Al-Shewiki, S. Weheabby, N. Uhlig, M. Korb, T. Pester, S. Zahn, S. Grecchi, P.R. Mussini, T. Rüffer, H. Lang, Cobalt(i- ii)-containing penta-dentate “helmet”-type phthalogens: synthesis, solid-state structures and their thermal and electrochemical characterization, Dalton Trans. 53 (2024) 3836-3854, DOI: 10.1039/D3DT03950A S.S. Babu, J. Fischer, K. Barynova, M. Rudolph, D. Lun- din, J.T. Gudmundsson, High power impulse magnetron sputtering of a zirconium target, J. Vac. Sci. Technol. A 42 (2024) 043007, DOI: 10.1116/6.0003647 M.R. Baklanov, A.A. Gismatulin, S. Naumov, T.V. Perevalov, V.A. Gritsenko, A.S. Vishnevskiy, T.V. Rakhimova, K.A. Voro- tilov, Comprehensive review on the impact of chemical composition, plasma treatment, and vacuum ultraviolet (VUV) irradiation on the electrical properties of organo- silicate films, Polymers 16 (2024) 2230, DOI:w 10.3390/ polym16152230 K. Barynova, M. Rudolph, S.S. Babu, J. Fischer, D. Lundin, M.A. Raadu, N. Brenning, J.T. Gudmundsson, On working gas rarefaction in high power impulse magnetron sput- tering, Plasma Sources Sci. Technol. 33 (2024) 065010, DOI: 10.1088/1361-6595/ad53fe A. Bernhardt, P. Lorenz, K. Fischer, M. Schmidt, M. Kühnert, A. Lotnyk, J. Griebel, N. Schönherr, K. Zimmer, A. Schulze, Laser-crystallization of TiO2 nanotubes for photocataly- sis: influence of laser power and speed, Laser Photonics Rev. 18 (2024) 2300778, DOI: 10.1002/lpor.202300778 A. Bublikova, F. Schütte, S.G. Mayr, Programming fibril alignment and mechanical response in reconstituted collagen fibers using reagent-free biomimetic energetic electron crosslinking, Mater. Adv. 5 (2024) 4807-4817, DOI: 10.1039/D3MA01111A W. Cao, J. Warneke, X.-B. Wang, Probing the electronic structure of [B10H10]2– dianion encapsulated by an oc- tamethylcalix[4]pyrrole molecule, J. Phys. Chem. A 128 (2024) 3361-3369, DOI: 10.1021/acs.jpca.4c01736 S. Cremer, L. Voß, N. Braun, N. Wolff, L. Kienle, A. Lotnyk, Growth and microstructure of GeTe-Sb2Te3 heterostruc- tures prepared by pulsed laser deposition, Appl. Surf. Sci. 655 (2024) 159679, DOI: 10.1016/j.apsusc.2024.159679 A. Anders, Glows, arcs, ohmic discharges: An electro- de-centered review on discharge modes and the transi- tions between them, Appl. Phys. Rev. 11 (2024) 031310, DOI: 10.1063/5.0205274 O. Daikos, T. Scherzer, Monitoring of the homogeneity of primer layers for ink jet printing on polyester fabrics by hyperspectral imaging, Polymers 16 (2024) 1909, DOI: 10.3390/polym16131909 V.A. Azov, J. Warneke, Z. Warneke, M. Zeller, L. Twigge, Calix[4]arene with a stiff upper rim bridge: sponta- neous macrocyclization, structure, and dynamic behavi- our, New J. Chem. 48 (2024) 12246-12253, DOI: 10.1039/ D4NJ01698J J. Denk, X. Liao, W. Knolle, A. Kahnt, A. Greiner, S. Schaffö- ner, S. Agarwal, G. Motz, Novel multifibrillar carbon and oxidation-stable carbon/ceramic hybrid fibers consisting of thousands of individual nanofibers with high tensi- le strength, Sci. Rep. 14 (2024) 18143, DOI: 10.21203/ rs.3.rs-4423316/v1

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. PUBLIKATIONEN PUBLIKATIONS 93 g e n m a a h n n A e t i l p a K 2024 REFERIERT 85 2025 REFERIERT 68 GESAMT NICHT REFERIERT 18 103 GESAMT 86 NICHT REFERIERT 17 1 SAMMELWERKE

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94 94 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 A n h a n g J. Dietrich, V. Wolfer, R. Konieczny, A. Lotnyk, A. Kahnt, S.G. Mayr, Electron beam-assisted synthesis of super- paramagnetic iron oxide nanoparticles: reaction kinetics and structural–magnetic properties, J. Phys. Chem. C 128 (2024) 17013-17022, DOI: 10.1021/acs.jpcc.4c03146 J. Heiler, J. Körber, E. Hesselmeier, P. Kuna, R. Stöhr, P. Fuchs, M. Ghezellou, J. Ul-Hassan, W. Knolle, C. Becher, F. Kaiser, J. Wrachtrup, Spectral stability of V2-centres in sub-micron 4H-SiC membranes, npj Quantum Mater. 9 (2024) 34, DOI: 10.1038/s41535-024-00644-4 M. Ehrhardt, P. Lorenz, J. Zajadacz, R. Heinke, T. Arnold, K. Zimmer, Transfer of micron pattern with reactive atmo- spheric plasma jets into fused silica, Appl. Surf. Sci. Adv. 23 (2024) 100636, DOI: 10.1016/j.apsadv.2024.100636 K. Fischer, A. Abdul Latif, J. Griebel, A. Prager, O. Shaye- stehpour, S. Zahn, A. Schulze, Immobilization of Bi2WO6 on polymer membranes for photocatalytic removal of micropollutants from water – a stable and visible light active alternative, Global Challenges 8 (2024) 2300198, DOI: 10.1002/gch2.202300198 R. Heinke, T. Arnold, M. Ehrhardt, P. Lorenz, K. Zimmer, Influence of fluence and pulse number on laser-cleaning of atmospheric pressure plasma jet etched optical glas- ses, phys. stat. sol. (a) 221 (2024) 2300485, DOI: 10.1002/ pssa.202300485 S. Henn, G. Dornberg, A. Müller, C. Bundesmann, F. Frost, C. Sturm, M. Grundmann, Optical and structural charac- terization of zinc oxide thin films upon ion beam assisted smoothing, Thin Solid Films 794 (2024) 140290, DOI: 10.1016/j.tsf.2024.140290 S. Frank, M. Reichenbächer, M. Seiler, D. Thelemann, T. Arnold, J. Bliedtner, Revealing subsurface damage mor- phology and patterns in areal ultrashort pulse laser ma- chining of glass, Lasers Manuf. Mater. Process. 11 (2024) 631-648, DOI: 10.1007/s40516-024-00262-9 E. Hesselmeier, P. Kuna, W. Knolle, F. Kaiser, N.T. Son, M. Ghezellou, J. Ul-Hassan, V. Vorobyov, J. Wrachtrup, High-fi- delity optical readout of a nuclear-spin qubit in silicon carbide, Phys. Rev. Lett. 132 (2024) 180804, DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.180804 E. Gärtner, F. Schell, L. Nitschke, R. C. Okafor, C. Zwahr, C. Hackl, Replicative production of multifunctional microfluidic polymer films for biomedical disposab- les, Proc. CIRP 125 (2024) 207-212, DOI: 10.1016/j.pro- cir.2024.08.036 S. Glass, M. Schmidt, P. Merten, A. Abdul Latif, K. Fischer, A. Schulze, P. Friederich, V. Filiz, Design of modified po- lymer membranes using machine learning, ACS Appl. Mater. Interfaces 16 (2024) 20990-21000, DOI: 10.1021/ acsami.3c18805 M.P. Gund, J. Naim, A. Lehmann, M. Hannig, M. Lange, A. Schindler, S. Rupf, Cold atmospheric plasma improves the colonization of titanium with primary human osteob- lasts: an in vitro study, Biomedicines 12 (2024) 673, DOI: 10.3390/biomedicines12030673 M. Hayn, T. John, J. Bandak, L. Rauch-Wirth, B. Abel, J. Münch, Hybrid materials from peptide nanofibrils and magnetic beads to concentrate and isolate virus particles, Adv. Funct. Mater. 34 (2024) 2316260, DOI: 10.1002/ad- fm.202316260 A. He, J. Zhu, G. Wang, A. Lotnyk, S. Cremer, Y. Chen, X. Shen, Development of Sb phase change thin films with high thermal stability and low resistance drift by alloying with Se, Appl. Phys. Lett. 124 (2024) 221602, DOI: 10.1063/5.0207259 E. Hesselmeier, P. Kuna, I. Takács, V. Ivády, W. Knolle, N.T. Son, M. Ghezellou, J. Ul-Hassan, D. Dasari, F. Kaiser, V. Vorobyov, J. Wrachtrup, Qudit-based spectroscopy for measurement and control of nuclear-spin qubits in sili- con carbide, Phys. Rev. Lett. 132, 090601, DOI: 10.1103/ PhysRevLett.132.090601 L. Horsthemke, J. Pogorzelski, D. Stiegekötter, F. Hoffmann, L. Langguth, R. Staacke, C. Laube, W. Knolle, M. Gregor, P. Glösekötter, Excited-state lifetime of NV centers for all-optical magnetic field sensing, Sensors 24 (2024) 2093, DOI: 10.3390/s24072093 A.M. Jakob, S.G. Robson, H.R. Firgau, V. Mourik, V. Schmitt, D. Holmes, M. Posselt, E.L.H. Mayes, D. Spemann, A. Mo- rello, D.N. Jamieson, Scalable atomic arrays for spin-ba- sed quantum computers in silicon, Adv. Mater. 36 (2024) 2405006, DOI: 10.1002/adma.202405006 D. Kalanov, J.W. Gerlach, C. Bundesmann, J. Bauer, A. Lot- nyk, H. von Wenckstern, A. Anders, Y. Unutulmazsoy, He- teroepitaxial growth of Ga2O3 thin films on Al2O3(0001) by ion beam sputter deposition, J. Appl. Phys. 136 (2024) 015302, DOI: 10.1063/5.0211179

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96 96 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 A n h a n g K.Yu. Monakhov, C. Meinecke, M. Moors, C. Schmitz-Anto- niak, T. Blaudeck, J. Hann, C. Bickmann, D. Reuter, T. Otto, S.E. Schulz, H. Parala, A. Devi, Molecular approach to se- miconductors: a shift towards ecofriendly manufacturing and neuroinspired interfaces, Pure Appl. Chem. 9 (2024) 1313-1331, DOI: 10.1515/pac-2024-0242 K.Yu. Monakhov, Implication of counter-cations for polyo- xometalate-based nano-electronics, Comments Inorganic Chem. 44 (2024) 1-10, DOI: 10.1080/02603594.2022.2157409 K.Yu. Monakhov, Oxovanadium electronics for in-memo- ry, neuromorphic, and quantum computing applications, Mater. Horiz. 11 (2024) 1838-1842, DOI: 10.1039/D3M- H01926H K.Yu. Monakhov, Commentary on the role of polyoxo- metalates in nature cybernetic loop, Nat. Sci. 4 (2024) e20230020, DOI: 10.1002/ntls.20230020 M. Moors, K.Yu. Monakhov, Capacitor or memristor – Janus behavior of polyoxometalates, ACS Appl. Elec- tron. Mater. 6 (2024) 8552-8557, DOI: 10.1021/acsa- elm.3c01751 M. Moors, K.Y. Monakhov, Multistate switchable polyoxo- metalates as neuromimetic emulators, Mater. Today 81 (2024) 1-3, DOI: 10.1016/j.mattod.2024.10.007 M. Moors, I. Werner, J. Bauer, J. Lorenz, K.Yu. Monakhov, Multistate switching of scanning tunnelling microscopy machined polyoxovanadate–dysprosium–phthalocyani- ne nanopatterns on graphite, Nanoscale Horiz. 9 (2024) 233-237, DOI: 10.1039/D3NH00345K M. Napoleoni, L. Hortal Sánchez, N. Khawaja, B. Abel, C.R. Glein, J.K. Hillier, F. Postberg, Probing the oxidation state of ocean worlds with SUDA: Fe(II) and Fe(III) in ice grains, Planet. Sci. J. 5 (2024) 95, DOI: 10.3847/PSJ/ad2462 Z. Niavarani, D. Breite, M. Yasir, V. Sedlarik, A. Prager, N. Schönherr, B. Abel, R. Gläser, A. Schulze, Removal of en- docrine disrupting chemicals from water through uret- hane functionalization of microfiltration membranes via electron beam irradiation, Front. Environ. Sci. Eng. 18 (2024) 45, DOI: 10.1007/s11783-024-1805-6 T. Oiffer, F. Leipold, P. Süss, D. Breite, J. Griebel, M. Khur- ram, Y. Branson, E. de Vries, A. Schulze, C.A. Helm, R. Wei, U. Bornscheuer, Chemo-enzymatic depolymerization of functionalized low-molecular-weight polyethylene, An- gew. Chemie Int. Ed. 63 (2024) e202415012, DOI: 10.1002/ anie.202415012 I.V. Ortega, T. Şener Raman, A. Schulze, C. Flors, In situ single-cell bacterial imaging provides mechanistic insight into the photodynamic action of photosensitizer-loaded hydrogels, ACS Appl. Mater. Interfaces 16 (2024) 5677- 5682, DOI: 10.1021/acsami.3c17916 S.K. Petrovskii, E.V. Grachova, K.Yu. Monakhov, Bioortho- gonal chemistry of polyoxometalates – challenges and prospects, Chem. Sci. 15 (2024) 4202-4221, DOI: 10.1039/ D3SC06284H S.K. Petrovskii, M. Moors, D. Fuhrmann, J. Lorenz, K.Yu. Monakhov, Using coordination chemistry to control “Click” reactions: the selective formation of asymmet- rically ligated polyoxometalates, Inorg. Chem. 63 (2024) 13785–13792, DOI: 10.1021/acs.inorgchem.4c02209 D. Reinhardt, T. Lühmann, P. Räcke, J. Heupel, M. Kieschnick, S. Mändl, C. Popov, J. Meijer, R. Wunderlich, Subdiffraction distance measurement of dipolar emitting qubit pairs, ACS Photonics 11 (2024) 1382-1389, DOI: 10.1021/acsphotonics.4c00257 E. Reisz, S. Naumov, The reaction of ozone with the C–H bond revisited, Ozone Sci. Eng. 46 (2024) 377-391, DOI: 10.1080/01919512.2024.2314603 M. Rohdenburg, S. Kawa, M. Ha-Shan, M. Reichelt, H. Knorke, R. Denecke, J. Warneke, Probing fragment ion re- activity towards functional groups on coordination poly- mer surfaces, Chem. Commun. 60 (2024) 10306-10309, DOI: 10.1039/D4CC00767K E. Rohkamm, D. Spemann, F. Scholze, F. Frost, Characteri- zation of an RF-excited broad beam ion source operated with a mixture of CHF3 and O2, J. Appl. Phys. 135 (2024) 223303, DOI: 10.1063/5.0203290 E. Rohkamm, D. Spemann, F. Scholze, F. Frost, Influence of the RF-power on the etching yields and surface morpho- logy in reactive ion beam etching of Si and photoresist, J. Appl. Phys. 136 (2024) 193302, DOI: 10.1063/5.0233226 T. Rüdiger, M. Mitzschke, C. Bundesmann, A. Prager, Y. Liu, B. Abel, A. Schulze, F. Frost, Ion incidence angle-de- pendent pattern formation on AZ® 4562 photoresist by reactive ion beam etching, Surf. Coat. Technol. 494 (2024) 131407, DOI: 10.1016/j.surfcoat.2024.131407

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103 103 g n a h n A I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. M. Popovych, H. Kochubei, K. Shportko, A. Lotnyk, E. Ven- ger, A. Stronsk, Raman spectroscopy and X-ray diffracti- on studies of Ga-Ge-Te alloys, Proc. XI-th International Conference: Topical Problems of Semiconductors Physics, Drohobych, Ukraine, 27.-31.05. (2024) 17 O. Daikos, T. Scherzer Hyperspectral imaging for process control in coating, printing and finishing technologies In: K. Bec, C. Huck, (eds) Proc. of the 21st Int. Conf. on Ne- ar Infrared Spectroscopy, Springer, Cham (2025) 78-101 D.A. Rolon, F. Hölzel, J. Kober, S. Kühne, M. Malcher, T.K. Naderi, T. Arnold, D. Oberschmidt, Benchmarking rapidly solidified aluminium alloys for ultra-precision machining of ultra-violet mirrors and diffractive optical elements, Proc. EUSPEN24th Int. Conf. & Exhibition, Dublin, Ireland, 10.-14.06. (2024) M. Schmidt, A. Prager, A. Abdul Latif, S. Zahn, A. Schulze, Polymer membrane surface functionalization with pro- teins and enzymes by electron beam irradiation, Paper Nr. L 7.2, 19th Aachener Membran Kolloquium, Aachen, Germany, 03.-05.12. (2024) 49-50 C. Eichhorn, L. Pietzonka, F. Scholze, D. Spemann, Neut- ral density measurements near the grid hole apertures of ion thruster accelerator grids using TALIF, Paper Nr. IEPC-2025-196, 39th Int. Electric Propulsion Conf., Lon- don, UK, 14.-19.09. (2025) J.E. Foster, R.E. Thomas, G.C. Soulas, J. Brophy, K. Holste, D. Spemann, H. Koizumi, R. Tsukizzki, M. Tsay, R. Raju, T. Topham, S. Bergman, Recommended practices for the experimental characterization of gridded ion engines, Pa- per Nr. IEPC-2025-690, 39th Int. Electric Propulsion Conf., London, UK, 14.-19.09. (2025) F. Scholze, F. Pietag, H. Adirim, M. Kreil, M. Kron, R. Woy- ciechowski, D. Spemann, Xenon neutral gas characteri- zation in a radiofrequency-driven gridded ion source using laser-induced fluorescence spectroscopy, Paper Nr. IEPC-253, 38th Int. Electric Propulsion Conf., Toulouse, France, 23.-28.06. (2024) J.T. Gudmundsson, K. Barynova, J. Fischer, S.S. Babu, M. Rudolph, T. Shimizu, D. Lundin Experiments and modelling of high power impulse mag- netron sputtering discharges with metallic target 2025 IEEE Pulsed Power & Plasma Science, Berlin, Germa- ny, 15.-20.06. (2025) M. Sow, J. Mohnani, R. Klevesath, R.B. Gonzalez, F. Clivaz, Y. Mindarava, R. Blinder, C. Laube, W. Knolle, F. Mahfoud, O. Rezynkin, M.B. Plenio, S.F. Huelga, S. Stenger, F. Jele- zko, Nanoscale temperature and surface potential sen- sing inside living cells, Biophys. J. 123 (2024) 288a, DOI: 10.1016/j.bpj.2023.11.1798 2025 J. Becker-Jahn, A. Abdul Latif, D. Enke, K. Fischer, Z. Nia- varani, A. Schulze Modifizierte Polymermembranen zur photokatalytischen Spurenstoffelimination Paper Nr. S 6.2, 16. Aachener Tagung Wassertechnologie, Aachen, Germany, 11.-12.11. (2025) 211 D. Breite, M. Went, M. Krause, S. Zacharias, T. Schreiber, Y. Zhale, M. Kühnert, A. Prager, L. Stieler, N. Schönherr, A. Schulze, Herstellung von PET- und PC-Membranen aus Recyclingmaterial mittels Phaseninversion, Proc. DGMT Tagung 2025, 71-75, Kassel, Germany, 05.-06.02. (2025) V.H. Chaplin, S. Mazouffre, W. Huang, C. Eichhorn, A.P. Ya- lin, P.J. Roberts, B.A. Jorns, M.W. Crofton, Recommended practices in laser-induced fluorescence (LIF) diagnostics for electric propulsion, Paper Nr. IEPC-2025-386, 39th Int. Electric Propulsion Conf., London, UK, 14.-19.09. (2025) F. Hölzel, G. Böhm, H. Paetzelt, S. Görsch, T. Arnold, Reacti- ve ion beam figuring for optical freeform surfaces, Paper Nr. ICE25106, Proc. EUSPEN - 25th Int. Conf. & Exhibition, Zaragoza, Spain, 09.-13.06. (2025) J. Körber, J. Heiler, J. Hessenauer, R. Wörnle, P. Fuchs, P. Flad, J. Ul-Hassan, W. Knolle, G. Astakhov, C. Becher, D. Hunger, F. Kaiser, J. Wrachtrup, Photonics with thin-film silicon carbide for enhancing the fluorescence of sing- le-color centers, Proc. SPIE PC13391, Quantum Compu- ting, Communication, and Simulation V (2025) PC133911C, DOI: 10.1117/12.3040363 H.J. Leiter, T. Misuri, N.S. Henrich, C. Eichhorn, K. Keil, E. Bosch Borras, Operation of radio-frequency ion thrus- ters RIT with xenon, krypton and argon - a systematic investigation, Paper Nr. IEPC-2025-403, 39th Int. Electric Propulsion Conf., London, UK, 14.-19.09. (2025) H. Müller, Th. Arnold, Determination of sub-surface da- mage depth applying atmospheric plasma jet and ion beam etching, Proc. SPIE 13789 Twelfth European Semi- nar on Precision Optics Manufacturing, (2025) 1378906, DOI: 10.1117/12.3074295

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104 104 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 A n h a n g L. Pietzonka, C. Eichhorn, F. Scholze, D. Spemann, Laser-in- duced fluorescence spectroscopy for RIT-type gridded ion engine neutral gas VDF characterization, Paper Nr. IEPC-2025-120, 39th Int. Electric Propulsion Conf., Lon- don, UK, 14.-19.09. (2025) A. Piragino, A. Papamatthaiou, O. Duchemin, C.-M. Brito, F. Marchandise, G. Coduti, B. Laurent, V. Vial, A. Lecer- voisier, S. Mazouffre, F. Paganucci, G. Becatti, C. Guidi, D. Spemann, C. Bundesmann, S. Scaranzin, F. Scortecci, Technology demonstration testing of the PPS®20k thrus- ter, Paper Nr. IEPC-2025-647, 39th Int. Electric Propulsion Conf., London, UK, 14.-19.09. (2025) M. Rudolph, K. Barynova, D. Lundin, J.T. Gudmundsson Electron temperatures in high power impulse magnetron sputtering: the role of the target material's sputter yield 2025 IEEE Pulsed Power & Plasma Science , Berlin, Ger- many, 15.-20.06. (2025) S. Scaranzin, F. Scortecci, E. Bonelli, L. Manzolillo, M. Bar- tali, F. Avanzi, L. Sestini, F. Dini, F. Cannelli, U. Cesari, F. Marconcini, F. Paganucci, G. Becatti, M.M. Saravia, G. Giammarinaro, C. Guidi, C. Bundesmann, F. Scholze, D. Spemann, V. Via, Characterisation of a 20 kW dual chan- nel HT with different propellants (Xe/Kr/Ar), Paper Nr. IEPC-2025-735, 39th Int. Electric Propulsion Conf., London, UK, 14.-19.09. (2025) M. Schmidt, T. Schreiber, A. Prager, S. Zahn, A. Schulze, Bioactive and self-cleaning polymer membranes, Paper Nr. O-084, 14th World Filtration Congress), Bordeaux, France, 30.06.-04.07. (2025) 116 F. Scholze, F. Pietag, R. Woyciechowski, D. Spemann, M. Kreil, M. Kron, H. Adirim, IonJet-Evo: initial performance test and qualification of a cost-efficient gridded ion th- ruster propulsion system for small satellites, Paper Nr. IEPC-2025-051, 39th Int. Electric Propulsion Conf., London, UK, 14.-19.09. (2025) K. Shportko, S. Cremer, A. Lotnyk, I. Maricheva, V. Goro- khov, Thickness-driven optical transformations in GeTe and Sb2Te3 ultra-thin films, Proc. X Ukrainian Scientific Conf. on Physics of Semiconductors, Uzhhorod, Ukraine, 26.-30.05. (2025) 378-379 VORTRÄGE PRESENTATIONS 2024 A. Anders*, Ohmic discharges, XXIX. Erfahrungsaustausch Oberflächentechnologie mit Plasma- und Ionenstrahlpro- zessen, Mühlleithen, Germany, 11.-15.03.2024 A. Anders*, Discharges modes relevant to plasma-based coatings: an analysis of their physics and economics, 50th Int. Conf. on Metallurgical Coatings and Thin Films, San Diego, CA, USA, 19.-24.05.2024 A. Anders*, Glows, arcs, ohmic discharges: proposing an updated classification based on electron emission and po- wer dissipation, 19th Int. Conf. on Plasma Surface Enginee- ring, Erfurt, Germany, 02.-05.09.2024 A. Anders*, Atomic scale heating in plasma deposition pro- cesses, 10th Int. Symposium on Functional Coatings and Surface Engineering, Montreal, Canada, 02.-05.06.2024 T. Arnold*, R. Heinke, M. Ehrhardt, P. Lorenz, K. Zimmer, Si- multaneous atmospheric pressure plasma jet etching and laser irradiation for ultra-precise optical glass processing, European Optical Society Annual Meeting 2024, Naples, Italy, 09.-13.09.2024 K. Barynova*, M. Rudolph, S.S. Babu, J. Fischer, D. Lundin, M.A. Raadu, N. Brenning, J.T. Gudmundsson, On working gas rarefaction in high power impulse magnetron sput- tering, 51st IEEE Int. Conf. on Plasma Science and 4th Asia-Pacific Conf. on Plasma and Terahertz Science, Bei- jing, China, 16.-20.06.2024 J. Bauer*, H. Hosseini, G. Dornberg, F. Frost, Self-assem- bled nanostructuring of titanium surfaces by low-energy ion erosion, 15th Int. Conf. on Surfaces, Coatings, and Na- nostructured Materials, Barcelona, Spain, 07.-11.07.2024 J. Bauer*, Surface characterization at the IOM - topog- raphy, structure, and composition, XXIX. Erfahrungsaus- tausch Oberflächentechnologie mit Plasma- und Ionen- strahlprozessen, Mühlleithen, Germany, 11.-15.03.2024 P. Birtel*, L. Neubert, G. Dornberg, F. Frost, Design of ex- periment in reactive ion beam etching, XXIX. Erfahrungs- austausch Oberflächentechnologie mit Plasma- und Ionen- strahlprozessen, Mühlleithen, Germany, 11.-15.03.2024

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. VORTRÄGE UND POSTER PRESENTATIONS AND POSTER 105 g e n m a a h n n A e t i l p a K 2024 POSTER 27 GESAMT VORTRÄGE 78 105 2025 POSTER 22 VORTRÄGE 76 GESAMT 98

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106 106 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 A n h a n g N. Braun*, V. Roddatis, S. Cremer, H. Bryja, L. Voß, L. Kien- le, A. Lotnyk, Atomic-scale characterization of Cu-Te pha- ses prepared using focused ion beam and thermal heating, DPG-Frühjahrstagung der Sektion Kondensierte Materie, Berlin, Germany, 17.-22.03.2024 G. Dornberg*, E. Rohkamm, P. Birtel, F. Scholze, B. Klump, F. Frost, Comparison of a Kaufman-type and a RF-ion sour- ce operated with CHF3/O2 in RIBE, XXIX. Erfahrungsaus- tausch Oberflächentechnologie mit Plasma- und Ionen- strahlprozessen, Mühlleithen, Germany, 11.-15.03.2024 D. Breite*, M. Went, M. Krause, S. Zacharias, T. Schreiber, Y. Zhale, M. Kühnert, A. Prager, L. Stieler, N. Schönherr, A. Schulze, Preparation of recycling-based polymer mem- branes from poly (ethylene terephthalate) and polycar- bonate, Euromembrane 2024, Prague, Czech Republic, 08.-12.09.2024 C. Bundesmann*, Insights into ion beam sputter depositi- on, Int. Conf. on Coatings on Glass and Plastics, Dresden, Germany, 24.-26.06.2024 C. Collingwood*, D. Feili, H. Leiter, P. Valles, J.P. Arlabosse, C. Eichhorn, F. Scholze, D. Spemann, J. Polk, V. Chaplin, P. Kirch, A. Misdariis, H. Gray, Comparison of the DYNASIM and CEX2D grid erosion simulation codes in the frame of grid lifetime modeling of the RIT-2X thruster for the Mars sample return - Earth return orbiter, 38th Int. Electric Pro- pulsion Conf., Toulouse, France, 23.-28.06.2024 S. Cremer*, M. Ehrhardt, P. Lorenz, A. Lotnyk, Switching of GeTe-Sb2Te3 multilayers by infrared femtosecond laser pulses, DPG-Frühjahrstagung der Sektion Kondensierte Materie, Berlin, Germany, 17.-22.03.2024 S. Cremer, D. Kalanov*, M. Ehrhardt, P. Lorenz, A. Lotnyk, Streak camera measurements at IOM and their feasibility for time resolved LIPSS studying, 12th Int. LIPSS Workshop, Leipzig, Germany, 11.-13.09.2024 S. Cremer*, M. Ehrhardt, D. Kalanov, P. Lorenz, L. Voss, A. Lotnyk, In situ monitoring of femtosecond laser pulse induced switching of GeTe-Sb2Te3 multilayers by a streak camera, European Phase Change and Ovonic Symposium, Leipzig, Germany, 22.-25.09.2024 O. Daikos, M. Naumann, U. Helmstedt, E. Lugovoy, J. War- neke, T. Scherzer*, Detection and analytics of thin surface layers by hyperspectral imaging techniques, Conf. on Spec- tral Imaging, Bilbao, Spain, 06.-10.07.2024 A. Dalke*, H. Biermann, S. Mändl, D. Manova, Surface se- gregation phenomena encountered during solid carbon active screen plasma nitrocarburizing of AISI 316L, MSE Congress - Materials Science and Engineering, Darmstadt, Germany, 24.-26.09.2024 C. Eichhorn*, F. Scholze, D. Spemann, New features of the grid erosion code DynaSIM, XXIX. Erfahrungsaustausch Oberflächentechnologie mit Plasma- und Ionenstrahlpro- zessen, Mühlleithen, Germany, 11.-15.03.2024 K. Fischer, J. Lohmann, E. Schmidt, T.H. Blaich, C. Belz, I. Thomas, E. Vogelsberg, A. Schulze*, Enhancing biofou- ling resistance through electron beam grafting of polymer membranes with hydrogels - translating research results into practical applications, FILTECH, Köln, Germany, 12.- 14.11.2024 K. Fischer, Z. Niavarani, A. Abdul Latif, J. Griebel, A. Pra- ger, O. Shayestehpour, S. Zahn, A. Schulze*, Visible-light active and stable Bi2WO6 composite polymer membranes for photocatalytic micropollutant removal, 19th Aachener Membran Kolloquium, Aachen, Germany, 03.-05.12.2024 P.L. Frenzel*, A. Schindler, J. Bauer, M. Nestler, Neues re- aktives Ionenätzverfahren mit Faraday-Käfig zur Nano- strukturierung gekrümmter optischer Oberflächen, XXIX. Erfahrungsaustausch Oberflächentechnologie mit Plas- ma- und Ionenstrahlprozessen, Mühlleithen, Germany, 11.-15.03.2024 P.L. Frenzel*, A. Schindler, J. Bauer, M. Nestler, New reac- tive ion etching process with faraday cage for nanostruc- turing of curved optical surfaces, 11th European Seminar on Precision Optics Manufacturing, Deggendorf Institute of Technology, Teisnach, Germany, 23.-24.04.2024 P. Frenzel*, A. Schindler, M. Nestler, J. Bauer, New reactive ion etching process with faraday cage for nanostructuring of curved optical surfaces, 19th Int. Conf.on Plasma Surfa- ce Engineering, Erfurt, Germany, 02.-05.09.2024 J.T. Gudmundsson*, K. Barynova, S.S. Babu, M. Rudolph, J. Fischer, M.A. Raadu, N. Brenning, D. Lundin, On the connection between the selfsputter yield and deposition rate in high power impulse magnetron sputtering, 17th Int. Symposium on Sputtering & Plasma Processes, Kyoto, Japan, 02.-05.07.2024

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107 107 g n a h n A I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. J.T. Gudmundsson*, K. Barynova, M. Rudolph, J. Fischer, M.A. Raadu, S. Suresh Babu, N. Brenning, D. Lundin, One the relation between the self-sputter yield and deposition rate in high power impulse magnetron sputtering, 19th Int. Conf. on Plasma Surface Engineering, Erfurt, Germa- ny, 02.-05.09.2024 J.T. Gudmundsson*, K. Barynova, S.S. Babu, M. Rudolph, J. Fischer, M.A. Raadu, N. Brenning, D. Lundin, On the connection between the self-sputter yield and deposi- tion rate in high power impulse magnetron sputtering, 51st IEEE Int. Conf. on Plasma Science and 4th Asia-Paci- fic Conf. on Plasma and Terahertz Science, Beijing, China, 16.-20.06.2024 C. Hackl*, Mikrostrukturierte Polymerfolien und ihre An- wendungen in biomedizinischen Assays, Projektwerkstatt ‘Bioaktive funktionale Oberflächen für Life Science-An- wendungen’, GRAVOmer Seminar, Freiberg, Germany, 30.10.2024 C. Hackl*, UV-imprinting of microstructured polymer foils for biomedical disposables, POCT Meeting - Point-of-Ca- re Diagnostics: Innovations from assays, microfluidics to production, Leipzig, Germany, 17.-18.04.2024 R. Heinke*, M. Ehrhardt, P. Lorenz, T. Arnold, K. Zimmer, Ultra-precise processing of technical glasses by combi- ning atmospheric pressure plasma jet and laser, 11th European Seminar on Precision Optics Manufacturing, Deggendorf Institute of Technology, Teisnach, Germany, 23.-24.04.20242024 A.M. Jakob*, S.G. Robson, H. Firgau, V. Mourik, V. Sch- mitt, D. Holmes, M. Posselt, E. Mayes, D. Spemann, A. Morello, D. Jamieson, Engineered donor-qubit arrays for silicon quantum computing, 25th Congress of the Austra- lian Institute of Physics Congress, Melbourne, Australia, 02.-05.12.2024 D. Kalanov*, Y. Unutulmazsoy, J.W. Gerlach, A. Lotnyk, J. Bauer, A. Anders, C. Bundesmann, Impact of energetic film-forming particles in ion beam sputter deposition of epitaxial Ga2O3 thin films, 50th Int. Conf. on Metallur- gical Coatings and Thin Films, San Diego, CA, USA, 19.- 24.05.2024 K.H. Leopold*, A. Prager, M. Went, M. Kühnert, D. Brei- te, D. Enke, A. Schulze, Entwicklung von biokatalytischen Hohlfasermembranen zur Aufreinigung von Öl-haltigen Abwässern unter Verwendung des grünen Lösungsmit- tels N,N-dimethyllactamid, Stipendienseminar Deutsche Bundesstiftung Umwelt, Prora, Germany, 15.-20.09.2024 K.H. Leopold*, A. Prager, M. Went, M. Kühnert, D. Breite, D. Enke, A. Schulze, Development of macrovoid-free hol- low fiber PES membranes by using DoE and the green sol- vent N,N-dimethyllactamide, 20th Network Young Mem- brains Meeting, Prague, Czech Republic, 04.-06.09.2024 K.H. Leopold*, A. Prager, M. Went, M. Kühnert, D. Brei- te, D. Enke, A. Schulze, Development of macrovoid-free hollow fiber PES membranes by using DoE and the green solvent N,N-dimethyllactamide, Euromembrane 2024, Prague, Czech Republic, 08.-12.09.2024 P. Lorenz*, J. Zajadacz, M. Ehrhardt, K. Zimmer, Ul- trashort pulse laser surface nanostructuring and its ap- plication, DPG Frühjahrstagung, Greifswald, Germany, 26.-29.02.2024 A. Lotnyk,* T. Dankwort, V. Roddatis, N. Braun, S. Cremer, L. Voss, L. Kienle, Nanoscale characterization of chalco- genide thin films for memory and energy applications, 2024 IEEE 14th Int. Conf. ‘Nanomaterials: Applications & Properties’, Riga, Latvia, 08.-13.09.2024 S. Mändl*, D. Manova, In-situ X-ray diffraction studies of high-alloy steels, XXIX. Erfahrungsaustausch Oberflächen- technologie mit Plasma- und Ionenstrahlprozessen, Mühl- leithen, Germany, 11.-15.03.2024 S. Mändl*, D. Manova, In-situ X-ray diffraction studies du- ring nitriding of super-austenitic, duplex and precipitation hardening steel, MSE Congress - Materials Science and Engineering, Darmstadt, Germany, 24.-26.09.2024 F. Manke*, E. Schüngel, O. Rattunde, M. Rudolph, A. An- ders, Electron dynamics in sputtering discharges with magnetic field gradients along their racetrack, 19th Int. Conf. on Plasma Surface Engineering, Erfurt, Germany, 02.-05.09.2024 D. Manova*, S. Mändl, Overview of nitriding behaviour of austenitic, duplex and precipitation hardening steel using in-situ x-ray diffraction, 19th Int. Conf. on Plasma Surface Engineering, Erfurt, Germany, 02.-05.09.2024 D. Manova, S. Mändl*, Comparison of nitriding behaviour for austenitic and duplex stainless steel with precipitati- on hardening steel, 8th Surfaces, Interfaces and Coatings Technologies Int. Conf., Vienna, Austria, 17.-19.04.2024 K.Y. Monakhov*, Integration of polyoxometalates into re- dox-based memory applications: challenges and progress, 5th Int. Conf. on Materials Science & Nanotechnology, Athens, Greece, 21.-25.10.2024

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108 108 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 A n h a n g K.Y. Monakhov*, Polyoxometalates - molecular redox capa- citors and memristors, MemrisTec Summer School 2024, Groningen, Netherlands, 22.-29.09.2024 K.Y. Monakhov*, E. Vogelsberg, Polyoxometalates as new molecular sensors for point-of-care diagnostics, 10. Mittel- deutsche Laborkonferenz, Halle, Germany, 18.-19.04.2024 K.Y. Monakhov*, Transforming semiconductor electronics through sustainable chemical technology of molecular materials, European Colloquium on Inorganic Reaction Mechanisms, Toulouse, France, 08.-11.09.2024 K.Y. Monakhov*, From 0D metal-oxygen coordination clus- ters to 2D metal-oxo/oxide layers. Responsible switching materials by chemical design, GDCh Conf. on Inorganic Chemistry, München, Germany, 16.-18.09.2024 M. Moors*, Hybrid memristive device with multilevel-mo- dulated electrical conductance of interfaced atomically thin 2D materials and molecular oxides (2DPOMristor), MemrisTec2024 Workshop, Nürnberg, Germany, 09.- 12.04.2024 H. Müller*, Th. Arnold, Characterization of manufactu- ring-induced microcracks in optical components, 11th European Seminar on Precision Optics Manufacturing, Deggendorf Institute of Technology, Teisnach, Germany, 23.-24.04.2024 Z. Niavarani*, D. Breite, A. Schulze, Polymer membrane modification using electron beam irradiation for the re- moval of endocrine disruptors from water, 19th Aachener Membran Kolloquium, Aachen, Germany, 03.-05.12.2024 S.K. Petrovskii*, M. Moors, K.Yu. Monakhov, Beyond stan- dard click chemistry for post-modification of hexavanada- tes: expanding the diversity of available hybrid structu- res, GECOM-CONCOORD 2024, Ax-les-Thermes, France, 19.-24.05.2024 L. Pietzonka*, C. Eichhorn, F. Scholze, D. Spemann, Xenon neutral gas characterization in a radiofrequency-driven gridded ion source using laser-induced fluorescence spec- troscopy, 38th Int. Electric Propulsion Conf., Toulouse, France, 23.-28.06.2024 L. Pietzonka*, C. Eichhorn, F. Scholze, R. Woyciechowski, D. Spemann, IOM’s project segment within the Ref4EP consortium - Design of a gridded ion source as a reference tool for standardization of diagnostics in EP and LIF spec- troscopy approaches, XXIX. Erfahrungsaustausch Oberflä- chentechnologie mit Plasma- und Ionenstrahlprozessen, Mühlleithen, Germany, 11.-15.03.2024 M. Popovych, H. Kochubei*, K. Shportko, A. Lotnyk, E. Ven- ger, A. Stronsk, Raman spectroscopy and X-ray diffraction studies of Ga-Ge-Te alloys, XI-th Int. Conf.: Topical Pro- blems of Semiconductors Physics, Drohobych, Ukraine, 27.-31.05.2024 D.A. Rolon*, F. Hölzel, J. Kober, S. Kühne, M. Malcher, T.K. Naderi, T. Arnold, D. Oberschmidt, Benchmarking rapidly solidified aluminium alloys for ultra-precision machining of UV mirrors and diffracitve optical elements, EUSPEN - 24th Int. Conf. & Exhibition, Dublin, Ireland, 10.-14.06.2024 M. Rudolph*, W. Diyatmika, O. Rattunde, E. Schuengel, D. Kalanov, J. Patscheider, A. Anders, Generating spokes in direct current magnetron sputtering discharges by an azi- muthal strong-to-weak magnetic field strength transition, 50th Int. Conf. on Metallurgical Coatings and Thin Films, San Diego, CA, USA, 19.-24.05.2024 M. Rudolph*, Generating spokes in direct current mag- netron sputtering - paving the way for ‘spokes enginee- ring’, Seminar, Thin Film Physics Division, Department of Physics, Chemistry and Biology, Linköping University, Lin- köping, Sweden, 25.01.2024 M. Rudolph*, W. Diyatmika, O. Rattunde, E. Schuengel, D. Kalanov, J. Patscheider, A. Anders, Intentionally exci- ting spokes at a magnetic field step along the racetrack in magnetron sputtering, 19th Int. Conf. on Plasma Surface Engineering, Erfurt, Germany, 02.-05.09.2024 M. Rudolph*, Machine learning of optical emission spectra to predict electron density and temperature in a low-tem- perature plasma, Leibniz MMS Days 2024, Kaiserslautern, Germany, 10.-12.04.2024 M. Rudolph*, W. Diyatmika, O. Rattunde, E. Schuengel, D. Kalanov, J. Patscheider, A. Anders, Excitation, suppressi- on and generation of spokes in direct current magnetron sputtering discharges, 17th European Vacuum Conf., Har- rogate, UK, 17.-21.06.2024 M. Schmidt, A. Prager, A. Abdul Latif, N. Schönherr, S. Zahn, A. Schulze*, Functionalization of polymer membranes wi- th proteins and enzymes using electron beam irradiati- on, Euromembrane 2024, Prague, Czech Republic, 08.- 12.09.2024 M. Schmidt*, A. Prager, A. Abdul Latif, S. Zahn, A. Schulze, Polymer membrane surface functionalization with pro- teins and enzymes by electron beam irradiation, 19th Aachener Membran Kolloquium, Aachen, Germany, 03.- 05.12.2024

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109 109 g n a h n A I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. F. Scholze, F. Pietag, H. Adirim, M. Kreil, M. Kron, R. Woy- ciechowski, D. Spemann*, IonJet-Evo: Development and qualification of a cost-efficient gridded ion thruster pro- pulsion system for small satellites, 38th Int. Electric Pro- pulsion Conf., Toulouse, France, 23.-28.06.2024 F. Scholze, F. Pietag, H. Adirim, M. Kreil, M. Kron, R. Woy- ciechowski, D. Spemann*, IonJet-Evo: Development of an engineering qualification model for a cost-efficient grid- ded ion thruster propulsion system for small satellites, XXIX. Erfahrungsaustausch Oberflächentechnologie mit Plasma- und Ionenstrahlprozessen, Mühlleithen, Germa- ny, 11.-15.03.2024 T. Schreiber, M. Schmidt, A. Poidevin, J. Becker-Jahn, K. Leopold, E. Couallier, A. Schulze*, Enzyme-functionalized polymer membranes for enhanced protein recovery from microalgae, Euromembrane 2024, Prague, Czech Repub- lic, 08.-12.09.2024 T. Schreiber, M. Schmidt, A. Poidevin, J. Becker-Jahn, K. Leopold, E. Couallier, A. Schulze*, Bioactive polymer mem- branes for enhanced protein recovery from microalgae, IEA IETS Task 17 Meeting - Membrane processes in bio- refineries, online, 18.09.2024 O. Shayestehpour*, Machine learning interatomic poten- tials for molecular dynamics simulations of deep eutectic systems, Theoretical Spectroscopy Group Seminar, Pader- born University, Paderborn, Germany, 05.03.2024 K. Shportko*, S. Cremer, A. Lotnyk, Tailoring the chemi- cal bonding of Sb2Te3 thin films, VIII. Int. Scientific and Practical Conf.: Physics and Chemistry of the solid state: Status, achievements and prospects, Lutsk, Ukraine, 18.- 19.10.2024 M. Sow*, J. Mohnani, R. Klevesath, R.B. Gonzalez, F. Clivaz, Y. Mindarava, R. Blinder, C. Laube, W. Knolle, F. Mahfoud, O. Rezynkin, M.B. Plenio, S.F. Huelga, S. Stenger, F. Jelezko, Nanoscale temperature and surface potential sensing insi- de living cells, Annual Meeting of the Biophysical Society, Philadelphia, PA, USA, 10.-14.02.2024 Y. Unutulmazsoy*, Understanding the effects of kinetic and potential ion energies on thin film structure: a way toward energy-efficient thin film deposition, 100th IUVS- TA Workshop ‘How sustainable are thin films and thin film processing? Pathways towards responsible surface engineering?’, Ludwigsburg, Germany, 27.-31.10.2024 Y. Unutulmazsoy*, D. Kalanov, K. Oh, S. Karimi Aghda, J.W. Gerlach, N. Braun, F. Munnik, A. Lotnyk, J.M. Schneider, A. Anders, Toward decoupling the effects of kinetic and potential ion energies: Ion flux dependent structural pro- perties of thin (V,Al)N films deposited by pulsed filtered cathodic arc, 50th Int. Conf. on Metallurgical Coatings and Thin Films, San Diego, CA, USA, 19.-24.06.2024 J. Warneke*, Synthesizing new molecules in the conden- sed phase using fragment ions from mass spectrometers, 55. Jahrestagung Deutsche Gesellschaft für Massenspekt- rometrie, Freising, Germany, 10.-13.03.20242024 J. Warneke*, Synthesizing new molecules in the con- densed phase using gaseous molecular fragment ions, GDCh-Kolloquium, Universität Bremen, Bremen, Germa- ny, 03.06.20242024 J. Warneke*, Synthesizing new molecules in the conden- sed phase using fragment ions from mass spectrometers, Institutskolloquium, Clausius-Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Universität Bonn, Bonn, Germany, 11.11.20242024 J. Warneke*, Synthesizing new molecules in the con- densed phase using gaseous molecular fragment ions, GDCh-Kolloquium, Technische Universität Chemnitz, Chemnitz, Germany, 18.01.20242024 P.C. With*, M. Rudolph, P. Birtel, A. Prager, S. Naumov, A. Anders, U. Helmstedt, Atmospheric pressure plasmas for conversion of Si-precursor compounds into silicon oxide films, 19th Int. Conf. on Plasma Surface Engineering, Er- furt, Germany, 02.-05.09.2024 S. Zahn*, Potential of machine learning interatomic poten- tials to study deep eutectic solvents, Leibniz MMS Days 2024, Kaiserlautern, Germany, 10.-12.04.2024 2025 A. Anders*, K. Oh, D. Kalanov, A high-resolution optical study of repetitive but random vacuum arc spot ignition, 12th Int. Workshop on Mechanism of Vacuum Arc, Upp- sala, Sweden, 01.-06.06.2025 A. Anders*, Energetic deposition processes of thin films, 3rd Int. Symposium on Advanced Coatings & Applications, Ben Guerir, Morocco, 24.-26.02.2025

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110 110 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 A n h a n g T. Arnold*, R. Heinke, J. Zajadacz, M. Ehrhardt, P. Lorenz, K. Zimmer, L. `ilhan, Pattern transfer by atmospheric pres- sure plasma jet etching for manufacturing hybrid optical elements, EUSPEN Special Interest Conf.: Micro/Nano Ma- nufacturing & 6th AET Symposium on ACSM and Digital Manufacturing, Université Paris-Saclay, Paris-Saclay, Fran- ce, 17.-19.09.2025 T. Arnold*, F. Hoelzel, R. Heinke Freeform manufacturing using plasma jet machining and reactive ion beam figuring 4th Int. Conf. on Freeform Optics Technology and Appli- cations, Tianjin, China, 16.-18.10.2025 K. Barynova*, N. Brenning, S. S. Babu, J. Fischer, D. Lun- din, M. A. Raadu, J. T. Gudmundsson, M. Rudolph, On the connection between back-attraction probability and sputter yield in HiPIMS, HiPIMS Today 2025 - Recent De- velopments in High-Power Impulse Magnetron Sputte- ring, Linköping University, Linköping, Sweden, Online, 17.- 19.03.2025 M. Bera*, L. Heiser*, R. Karande, T. Pompe, A. Schulze Combining stimuli-responsive hydrogels and scaffold-sup- ported microbial biofilms for a self-controlled catalytic activity of a microbial leaf DFG-Schwerpunktprogramm 2451 - ELM-Webinar, Leipzig, Germany, 26.11.2025 M. Bera*, L. Heiser* Combining stimuli-responsive hydrogels and scaffold-sup- ported microbial biofilms for a self-controlled catalytic activity of a microbial leaf Young Researchers Retreat des DFG-Schwerpunktpro- gramms 2451, Münster, Germany, 26.-28.05.2025 M. Bera*, L. Heiser*, R. Karande, T. Pompe, A. Schulze Combining stimuli-responsive hydrogels and scaffold-sup- ported microbial biofilms for a self-controlled catalytic activity of a microbial leaf 1st Annual Meeting des DFG-Schwerpunktprogramms 2451, Hamburg, Germany, 22.-23.09.2025 D. Breite*, M. Went, M. Krause, S. Zacharias, T. Schreiber, Y. Zhale, M. Kühnert, A. Prager, L. Stieler, N. Schönherr, A. Schulze, Herstellung von PET- und PC-Membranen aus Recyclingmaterial mittels Phaseninversion, DGMT Tagung 2025, Kassel, Germany, 05.-06.02.2025 D. Breite*, M. Went, M. Krause, S. Zacharias, T. Schreiber, Y. Zhale, M. Kühnert, A. Prager, L. Stieler, N. Schönherr, A. Schulze, Polymer membranes prepared from recycled polymers via phase inversion, IGSTC Workshop, Hamburg, Germany, 22.-25.09. (2025) D. Breite*, J. Becker-Jahn, A. Abdul Latif, D. Enke, K. Fischer, Z. Niavarani, A. Schulze Modifizierte Polymermembranen zur photokatalytischen Spurenstoffelimination 16. Aaachener Tagung Wassertechnologie, Aachen, Ger- many, 11.-12.11.2025 C. Bundesmann*, Summing up secondary particle proper- ties in low-energy ion beam sputtering, XXX. Erfahrungs- austausch Oberflächentechnologie mit Plasma- und Ionen- strahlprozessen, Mühlleithen, Germany, 11.-14.03.2025 C. Bundesmann* Unravelling origin and properties of secondary particle species in ion beam sputtering Int. Workshop 'Stable control & efficient design of indust- rial plasma processes with plasma diagnostics', Fraunhofer Institute for Electron Beam and Plasma Technology, Dres- den, Germany, 02.-03.12.2025 C. Bundesmann*, F. Frost, D. Spemann Ion beam technologies for advanced surface engineering V2025 Int. Conf. and Exhibition, Dresden, Germany, 13.- 16.10.2025 V.H. Chaplin*, S. Mazouffre, W. Huang, C. Eichhorn, A.P. Yalin, P.J. Roberts, B.A. Jorns, M.W. Crofton, Recommended practices in laser-induced fluorescence (LIF) diagnostics for electric propulsion, 39th Int. Electric Propulsion Conf., London, UK, 14.-19.09.2025 P. Birtel*, E. Rohkamm, J. Bauer, F. Frost, Influence of water background pressure on removal rates of SiO2, Si and pho- to resist in reactive ion beam etching, XXX. Erfahrungsaus- tausch Oberflächentechnologien mit Plasma- und Ionen- strahlprozessen, Mühlleithen, Germany, 11.-14.03.2025 E. Couallier*, A. Poidevin, T. Schreiber, M. Schmidt, K. Le- opold, P. Gillon, A. Riaublanc, A. Schulze, Recovery of pro- teins from microalgae extracts using biocatalytic mem- brane, 14th World Filtration Congress, Bordeaux, France, 30.06.-04.07.2025 G. Dornberg*, A. Finzel, S. Görsch, F. Frost, Realization of blazed gratings in silicon by reactive ion beam etching, XXX. Erfahrungsaustausch Oberflächentechnologie mit Plasma- und Ionenstrahlprozessen, Mühlleithen, Germa- ny, 11.-14.03.2025

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111 111 g n a h n A I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. M. Ehrhardt, R. Heinke, P. Lorenz, J. Zajadacz, T. Arnold, V. Demiri, K. Zimmer*, Pattern transfer using atmospheric pressure plasma processes, 51st Int. Micro and Nano En- gineering Conf., Southampton, UK, 15.-18.09.2025 C. Eichhorn*, L. Pietzonka, F. Scholze, D. Spemann, Neut- ral density measurements near the grid hole apertures of ion thruster accelerator grids using TALIF, 39th Int. Electric Propulsion Conf., London, UK, 14.-19.09.2025 J.E. Foster*, R.E. Thomas, G.C. Soulas, J. Brophy, K. Holste, D. Spemann, H. Koizumi, R. Tsukizzki, M. Tsay, R. Raju, T. Topham, S. Bergman, Recommended practices for the ex- perimental characterization of gridded ion engines, 39th Int. Electric Propulsion Conf., London, UK, 14.-19.09.2025 F. Frost* Ionenstrahltechnologien: Anwendungen 44. Arbeitskreistreffen der Fokusgruppe DUV/VUV, Opten- ce e.V., Leipzig, Germany, 12.11.2025 J.W. Gerlach*, P.C. With, T. Pröhl, U. Helmstedt, Hydrogen permeation through uniaxially strained SiOx barrier thin films photochemically prepared on PET foil substrates, 1st Conf. on Hydrogen in Materials Science and Engineering, Siegburg/Bonn, Germany, 11.-13.02.2025 R. Heinke*, T. Arnold, M. Ehrhardt, P. Lorenz, K. Zimmer, Combining laser processing with atmospheric pressure plasma jet etching, 14. Mittweidaer Lasertagung, Mitt- weida, Germany, 18.-19.06.2025 R. Heinke*, L. Silhan, T. Arnold, M. Ehrhardt, P. Lorenz, K. Zimmer, Stability of masking materials for pattern trans- fer of lithographic masks into fused silica by atmospheric pressure plasma jet etching, 12th European Seminar on Precision Optics Manufacturing, Deggendorf Institute of Technology, Teisnach, Germany, 06.-07.05.2025 F. Hoelzel, T. Arnold*, Reactive ion beam figuring and plas- ma jet machining, EUSPEN Special Interest Conf.: Micro/ Nano Manufacturing & 6th AET Symposium on ACSM and Digital Manufacturing, Université Paris-Saclay, Pa- ris-Saclay, France, 17.-19.09.2025 A. Kahnt, Photoinduced electron transfer in POV based systems, 32nd Int. Conf. on Photochemistry, Aachen, Ger- many, 13.-18.07.2025 A. Kahnt* Mechanistic insights into Fe2+ formation in FeCl3/TRITON X-100 systems via pulse radiolysis 33rd Miller Conf. on Radiation Chemistry, Dubrovnik, Cro- atia, 05.-10.10.2025 D. Kalanov, S. Mandazhiev, J. Franze, A. Anders, Y. Unu- tulmazsoy*, Decoupling the effects of kinetic energy and potential energy of ions on the crystallinity of thin films in cathodic arc deposition, E-MRS Fall Meeting 2025, War- saw, Poland, 15.-18.09.2025 D. Kalanov*, S. Mandazhiev, J. Franze, A. Anders, Y. Unu- tulmazsoy, The effect of ion potential energy on thin film crystallinity in pulsed filtered cathodic arc deposition, 4th Plasma Thin Film Int. Union Meeting, Antibes, France, 22.- 26.09.2025 C. Kropla, G. Dornberg, A. Finzel, S. Görsch, J. Zajadacz, T. Höche, F. Frost*, nanoAR - Entspiegelnde Metaoberflächen auf Materialien mit großer Bandlücke, XXX. Erfahrungsaus- tausch Oberflächentechnologie mit Plasma- und Ionen- strahlprozessen, Mühlleithen, Germany, 11.-14.03.2025 H.J. Leiter*, T. Misuri, N.S. Henrich, C. Eichhorn, K. Keil, E. Bosch Borras, Operation of radio-frequency ion thrusters RIT with xenon, krypton and argon - a systematic inves- tigation, 39th Int. Electric Propulsion Conf., London, UK, 14.-19.09.2025 K.H. Leopold*, M. Schmidt, A. Prager, M. Went, M. Küh- nert, D. Breite, D. Enke, A. Schulze, Entwicklung von Mak- roPorfreien PES-Hohlfasermembranen unter Verwendung von statistischer Versuchsplanung und dem grünen Lö- sungsmittel N,N-Dimethyllactamid, DGMT Tagung 2025, Kassel, Germany, 05.-06.02.2025 L. Lingenfelder*, F. Frost, Optimization of sacrificial lay- ers for ion beam planarization (IBP), XXX. Erfahrungsaus- tausch Oberflächentechnologie mit Plasma- und Ionen- strahlprozessen, Mühlleithen, Germany, 11.-14.03.2025 F. Linß*, E. Rohkamm, A.F. Wenger, F. Frost, Comparing the etching behavior of CF4 and CHF3 at RIBE of optical relevant materials, XXX. Erfahrungsaustausch Oberflächentechno- logie mit Plasma- und Ionenstrahlprozessen, Mühlleithen, Germany, 11.-14.03.2025 I. Litovko, M. Rudolph, A. Anders, A. Goncharov, Modelling the evaporation of vacuum arc macroparticles by a beam of energetic electrons, 51st EPS Conference on Plasma Physics, Vilnius, Lithuania, 07.-11.07.2025 P. Lorenz*, M. Ehrhardt, J. Zajadacz, R. Heinke, K. Zimmer, T. Arnold, Atmospheric pressure pattern transfer by laser and plasma:benefits and problems, Colloquium, Institute of Scientific Instruments of the Czech Academy of Scien- ces, Brno, Czech Republic, 05.05.2025

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112 112 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 A n h a n g P. Lorenz, M. Ehrhardt*, J. Zajadacz, R. Heinke, K. Zimmer, Laser induced microplasma in reactive atmospheres - a tool for precision etching -, Colloquium, Institute of Scien- tific Instruments of the Czech Academy of Sciences, Brno, Czech Republic, 05.05.2025 P. Lorenz*, Laser-induced precise surface micro- and nano- structuring of dielectrics, Kolloquium Optische Technolo- gien, Institut für Optische Technologien, Fachhochschule Münster, Steinfurt, Germany, 08.01.2025 J. Lorenz*, Relaxation in magnetic resonance vs. spintro- nics, HYP*MOL iRTG Summer School, Eisenach, Germany, 30.06.-04.07.2025 J. Lorenz*, Substrate-controlled self-organization of polyo- xovanadates, YoungFMOCS, Mainz, Germany, 21.07.2025 A. Lotnyk*, S. Cremer, I. Hilmi, M. Behrens, Nanoscale stu- dy of phase change mMemory thin film heterostructu- res grown by pulsed laser deposition, IEEE 15th In. Conf. on Nanomaterials: Applications & Properties, Bratislava, Slovakia, 07.-12.09.2025 A. Lotnyk*, Structural transformations and reconfigura- bility in phase-change memory systems, China-Europe Symposium on Memory Technologies, Wuhan, China, 08.-12.06.2025 A. Lotnyk*, T. Dankwort, M. Behrens, L. Voß, S. Cremer, L. Kienle, In situ atomic-scale investigation of structural transitions in Ge2Sb2Te5 thin films, European Phase-Ch- ange and Ovonic Symposium (E\PCOS), Marseille, France, 23.-26.09. (2025). D. Manova*, J. Bauer, A. Dalke, S. Mändl, In-situ XRD inves- tigations during nitriding of duplex steel, 4th Plasma Thin Film Int. Union Meeting, Antibes, France, 22.-26.09.2025 D. Manova*, S. Mändl, In-situ XRD during ion beam sput- ter etching, XXX. Erfahrungsaustausch Oberflächentechno- logie mit Plasma- und Ionenstrahlprozessen, Mühlleithen, Germany, 11.-14.03.2025 D. Manova*, S. Mändl, Stability of expanded austenite during annealing in vacuum, 9th Surfaces, Interfaces & Coatings Technologies Int. Conf., Albufeira, Portugal, 23.- 25.04.2025 K. Monakhov, M. Moors*, Polyoxometalates - molecular redox capacitors with neuromorphic potential, E-MRS Spring Meeting 2025, Strasbourg, France, 26.-30.05.2025 M. Moors*, J. Lorenz, K. Monakhov, Polyoxovanadates as molecular devices for data memory applications, E-MRS Spring Meeting 2025, Strasbourg, France, 26.-30.05.2025 M. Moors*, K. Monakhov, J.-P. Glauber, A. Devi, D. Ryn- dyk, T. Heine, Polyoxovanadates on MoS2 TMDC layers as novel multi-level switching materials, 8th Int. Conf. on Memristive Materials, Devices & Systems, Edinburgh, UK, 13.-16.10.2025 M. Moors*, K. Monakhov, J.-P. Glauber, A. Devi, D. Ryndyk, T. Heine, Hybrid memristive device with multilevel-mo- dulated electrical conductance of interfaced atomically thin 2D materials and molecular oxides (2DPOMristor), Workshop MemrisTec2025, Osnabrück, Germany, 02.- 04.04.2025 A. Lotnyk*, T. Dankwort, M. Behrens, I. Hilmi, L. Kienle Structural evolution and reconfigurability in chalcogenide phase-change materials MRS Fall Meeting & Exhibit, Boston, MA, USA, 30.11- 05.12.2025 H. Müller*, Th. Arnold, Determination of SSD depth ap- plying atmospheric plama jet and ion beam, 12th Euro- pean Seminar on Precision Optics Manufacturing, Deg- gendorf Institute of Technology, Teisnach, Germany, 06.-07.05.2025 S. Mändl*, D. Manova, Surface segregation effects in stain- less steel, XXX. Erfahrungsaustausch Oberflächentechno- logie mit Plasma- und Ionenstrahlprozessen, Mühlleithen, Germany, 11.-14.03.2025 S. Mändl*, D. Manova, A. Dalke, H. Biermann, Interplay of plasma processes and diffusion during nitriding/nitrocar- burizing of stainless steel, 9th Surfaces, Interfaces & Co- atings Technologies Int. Conf., Albufeira, Portugal, 23.- 25.04.2025 L. Pietzonka*, C. Eichhorn, F. Scholze, D. Spemann, Laser-in- duced fluorescence (LIF) spectroscopy for RIT technolo- gy related plasma diagnostics, XXX. Erfahrungsaustausch Oberflächentechnologie mit Plasma- und Ionenstrahlpro- zessen, Mühlleithen, Germany, 11.-14.03.2025 L. Pietzonka*, C. Eichhorn, F. Scholze, D. Spemann, La- ser-induced fluorescence (LIF) spectroscopy for RIT tech- nology-related plasma diagnostics, Early Career Resear- cher Workshop: Plasma Diagnostics for Electric Propulsion Systems, Gießen, Germany, 19.-20.08.2025

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113 113 g n a h n A I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. L. Pietzonka*, C. Eichhorn, F. Scholze, D. Spemann, La- ser-induced fluorescence spectroscopy for RIT-type grid- ded ion engine neutral gas VDF characterization, 39th Int. Electric Propulsion Conf., London, UK, 14.-19.09.2025 A. Piragino*, A. Papamatthaiou, O. Duchemin, C.-M. Brito, F. Marchandise, G. Coduti, B. Laurent, V. Vial, A. Lecervoi- sier, S. Mazouffre, F. Paganucci, G. Becatti, C. Guidi, D. Spe- mann, C. Bundesmann, S. Scaranzin, F. Scortecci, Techno- logy demonstration testing of the PPS®20k thruster, 39th Int. Electric Propulsion Conf., London, UK, 14.-19.09.2025 M. Schmidt*, M. Rudolph, D. Breite, A. Schulze Gaussian process regression for the design of hybrid po- lymer membranes, 2nd Conf. on Artificial Intelligence in Materials Science and Engineering, Bochum, Germany, 18.-19.11.2025 F. Scholze, F. Pietag, R. Woyciechowski, D. Spemann*, M. Kreil, M. Kron, H. Adirim, IonJet-Evo: initial performance test and qualification of a cost-efficient gridded ion thrus- ter propulsion system for small satellites, 39th Int. Electric Propulsion Conf., London, UK, 14.-19.09.2025 Rohkamm*, D. Spemann, F. Scholze, F. Frost, Correlation of the ion beam composition and etching results in reac- tive ion beam etching: Influence of the fragmentation on photoresist surface alteration, XXX. Erfahrungsaustausch Oberflächentechnologie mit Plasma- und Ionenstrahlpro- zessen, Mühlleithen, Germany, 10.-14.03.2025 F. Scholze, F, Pietag, H, Adirim, M, Kreil, M. Kron, R. Woy- ciechowski, D. Spemann*, IonJet-Evo: Development and qualification of a cost-efficient gridded ion thruster propul- sion system for small satellites, XXX. Erfahrungsaustausch Oberflächentechnologie mit Plasma- und Ionenstrahlpro- zessen, Mühlleithen, Germany, 11.-14.03.2025 M. Rudolph*, D. Lundin, J. T. Gudmundsson, A plasma pro- cess model for high power impulse magnetron sputtering discharges, DPG-Frühjahrstagung der Sektion Materie und Kosmos, Göttingen, Germany, 31.03.-04.04.2025 T. Schreiber, M. Schmidt, A. Poidevin, J. Becker-Jahn, K. Le- opold, E. Couallier, A. Schulze*, Bioaktive Polymermembra- nen zur Proteingewinnung aus Mikroalgen, DGMT Tagung 2025, Kassel, Germany, 05.-06.02.2025 M. Rudolph*, K. Barynova, N. Brenning, S. S. Babu, J. Fi- scher, D. Lundin, M. A. Raadu, J. T. Gudmundsson, Mate- rial-dependent loss in deposition rate of high power im- pulse magnetron sputtering discharges, 51st Int. Conf. on Metallurgical Coatings and Thin Films, San Diego, CA, USA, 11.-16.05.2025 M. Rudolph*, W. Diyatmika, O. Rattunde, E. Schüngel, D. Kalanov, J. Patscheider, A. Anders, Intentional excitati- on of spokes in magnetron sputtering discharges, Fach- tagung für Plasmatechnologie PT21, Kiel, Germany, 23.- 25.09. (2025) S. Scaranzin*, F. Scortecci, E. Bonelli, L. Manzolillo, M. Bartali, F. Avanzi, L. Sestini, F. Dini, F. Cannelli, U. Cesari, F. Marconcini, F. Paganucci, G. Becatti, M.M. Saravia, G. Giammarinaro, C. Guidi, C. Bundesmann, F. Scholze, D. Spemann, V. Vi, Characterisation of a 20 kW dual channel HT with different propellants (Xe/Kr/Ar), 39th Int. Electric Propulsion Conf., 14.-19.09.2025 M. Schmidt*, T. Schreiber, A. Prager, S. Zahn, A. Schul- ze, Bioactive and self-cleaning polymer membranes, 14th World Filtration Congress, Bordeaux, France, 30.06.- 04.07.2025 K. Shportko*, S. Cremer, A. Lotnyk, I. Maricheva, V. Go- rokhov, Thickness-driven optical transformations in Ge- Te and Sb2Te3 ultra-thin films, X Ukrainian Scientific Conf. on Physics of Semiconductors , Uzhhorod, Ukraine, 26.- 30.05.2025 D. Spemann*, Ionenstrahltechnologien: Werkzeuge 44. Arbeitskreistreffen der Fokusgruppe DUV/VUV, Opten- ce e.V., Leipzig, Germany, 12.11.2025 D. Spemann*, IonJet: Entwicklung eines Ionenstrahlan- triebssystems für Kleinsatelliten 35. Treffen der INPLAS AG 'Neuartige Plasmaquellen und -prozesse', Kompetenznetz Industrielle Plasma-Oberflä- chentechnik e. V., Alzenau, Germany, 26.11.2025 S. Zahn*, Molecular secrets of deep eutetictic solvents Leibniz MMS Days 2025, Rostock, Germany, 26.-28.03.2025 S. Zahn*, Molecular secrets of deep eutectic solvents Gruppenseminar, HIPOLE Jena, Jena, Germany, 25.11.2025 K. Zimmer*, J. Zajadacz, M. Ehrhardt, P. Lorenz, T. Smausz, B. Hopp, Micron pattern transfer by laser ablation an approach without the need of vacuum equipment, E-MRS Spring Meeting 2025, Strasbourg, France, 26.-30.05.2025

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114 114 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 A n h a n g POSTER POSTER 2024 J. Bauer*, H. Hosseini, G. Dornberg, F. Frost, A. Lotnyk, Argon ion induced nanostructuring on titanium surfaces, DPG-Frühjahrstagung der Sektion Kondensierte Materie, Berlin, Germany, 17.-22.03.2024 J. Becker-Jahn*, J. Griebel, A. Prager, A. Abdul Latif, A. Schulze, D. Enke, Photoactive polymer membranes enable the degradation of triclosan under artificial sunlight, Euro- membrane 2024, Prague, Czech Republic, 08.-12.09.2024 K.A. Behrend, H. Knorke, M. Rohdenburg, J. Warneke, Chemistry in charge-imbalanced layers generated by ion soft-landing, 55th Annual Conf. of the DGMS, Freising, Germany, 10.-13.03.20242024 N. Braun*, V. Roddatis, L. Voß, D. Kalanov, S. Cremer, H. Bryja, L. Kienle, A. Lotnyk, Investigation of phase transfor- mations in Cu-Sb2Te3 systems induced by thermal heating and focused ion beam, European Phase Change and Ovon- ic Symposium, Leipzig, Germany, 22.-25.09.2024 Kahnt*, I. Werner, J. Griebel, M. Boerner, K.Yu. Monakhov, Photoinduced electron transfer in phthalocyanine-POV dyads, Central European Conf. on Photochemistry, Bad Hofgastein, Austria, 18.-22.02.2024 K.H. Leopold*, D. Breite, A. Prager, L. Drößler, S. Weiß, M. Went, D. Enke, A. Schulze, Development of macrovoid-free hollow fiber membranes using DoE and the green solvent N, N-dimethyllactamide, 39th EMS Summer School 2024, Louvain-la-Neuve, Belgium, 10-14.06.2024 L.P. Lingenfelder*, G. Dornberg, A. Finzel, J. Zajadacz, F. Frost, Ion beam planarization using non-volatile, high-sol- vent containing polymer coatings, 50th Int. Micro and Na- no Engineering Conf., Montpellier, France, 16.-19.09.2024 I. Litovko*, M. Rudolph, A. Anders, Exploring the possibility of evaporating macroparticles of vacuum arcs by an elec- tron beam, 21st Int. Congress on Plasma Physics, Ghent, Belgium, 08.-13.09.2024 J. Lorenz*, M. Seiß, M. Moors, K.Yu. Monakhov, Zirconium- and cerium-oxo clusters as single molecule precursors for mixed-metal oxide thin films, GECOM-CONCOORD 2024, Ax-les-Thermes, France, 19.-24.05.2024 D. Breite, M. Went, T. Schreiber, Y. Zhale, M. Kühnert, A. Prager, A. Schulze*, Recycled polycarbonate as source ma- terial for membrane preparation via NIPS, 19th Aachener Membrankolloquium, Aachen, Germany, 03.-05.12.2024 Lotnyk*, V. Roddatis, N. Braun, S. Cremer, H. Bryja, L. Voss, L. Kienle, Atomic-scale imaging of local structure of laye- red Cu-Te phases, 17th European Microscopy Congress, Copenhagen, Denmark, 25.-30.08.2024 A. Dalke, H. Biermann, S. Mändl, D. Manova*, Detailed investigation of AISI 316L steel surface after solid carbon active screen plasma nitrocarburizing, 19th Int. Conf. on Plasma Surface Engineering, Erfurt, Germany, 02.- 05.09.2024 J. Fischer*, J.T. Gudmundsson, M. Rudolph, D. Lundin, An ionization region model of the reactive high-power im- pulse magnetron sputtering discharge of Ti in an Ar/N2 atmosphere, 19th Int. Conf. on Plasma Surface Enginee- ring, Erfurt, Germany, 02.-05.09.2024 C. Golze*, T. Boden, R. Garmasukis, C. Hackl, A. Schmid, C. Dusny, Physical removal of photosynthetically pro- duced oxygen in 3D cryo-printed microfluidic chips, Him- melfahrtstagung on Bioprocess Engineering 2024 - Novel Strategies and Technologies for Sustainable Bioprocesses and Bioproducts, Regensburg, Germany, 06.-08.05.2024 M. Moors*, Polyoxovanadates as redox-active 2D mate- rials for memristive applications, Fachtagung Mikroelekt- ronik-Forschung in Deutschland: von den Grundlagen zur Anwendung, Dresden, Germany, 27.-28.02.2024 M. Moors*, Polyoxovanadates as redox-active 2D mate- rials for memristive applications, Workshop 2D Materials for Future Electronics, Aachen, Germany, 19.-20.02.2024 M. Moors*, Polyoxovanadates as redox-active 2D materi- als for memristive applications, Int. Conf. on Neuromor- phic Computing and Engineering, Aachen, Germany, 03.- 06.06.2024 M. Moors*, Polyoxovanadates as redox-active 2D ma- terials for memristive applications, Artificial Intelligen- ce for Advanced Materials Conf., Barcelona, Spain, 02.- 04.07.2024

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115 115 g n a h n A I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. Z. Niavarani*, D. Breite, A. Schulze, Modification of PES membranes with urethane functional groups via electron beam irradiation, Euromembrane 2024, Prague, Czech Re- public, 08.-12.09.2024 P. Räcke*, D. Reinhardt, N.F.L. Collins, A.M. Jakob, D.N. Jamieson, J. Meijer, D. Spemann, Deterministic single ion implantation for solid state-based quantum technologies, 25th Congress of the Australian Institute of Physics, Mel- bourne, Australia, 02.-05.12.2024 T. Schreiber*, M. Schmidt, A. Schulze, A. Prager, A. Poide- vin, E. Couallier, Enzyme-functionalized polymer membra- nes for enhanced protein recovery from microalgae, Euro- membrane 2024, Prague, Czech Republic, 08.-12.09.2024 T. Schreiber*, M. Schmidt, A. Schulze, A. Prager, A. Poide- vin, E. Couallier, Enzyme-functionalized polymer mem- branes for enhanced protein recovery from microalgae, 20th Network Young Membrains Meeting, Prague, Czech Republic, 04.-06.09.2024 O. Shayestehpour*, S. Zahn, Machine learning potentials for molecular dynamics simulations of deep eutectic sys- tems, Int. Leopoldina Symposium on Molecular Machine Learning, Halle, Germany, 04.-06.03.2024 K. Shportko, A. Lotnyk*, C. Bundesmann, A. Stronski, E. Venger, Optical characterization of Ga-Ge-Te alloys within the glassy domain, European Phase Change and Ovonic Symposium, Leipzig, Germany, 22.-25.09.2024 L. Voss*, S. Cremer, O. Gronberg, A. Lotnyk, L. Kienle, Chal- lenges and pitfalls of in-situ electrical switching of PCM cells, European Phase Change and Ovonic Symposium, Leipzig, Germany, 22.-25.09.2024 S. Zahn*, O. Shayestehpour, Uncovering secrets of deep eutectic solvents, 60th Symposium on Theoretical Chemis- try, Braunschweig, Germany, 02.-06.09.2024 2025 M. Ahmed*, J.W. Gerlach, J. Bauer, O. Daikos, U. Helm- stedt, Photochemical conversion of single-molecule pre- cursors using vacuum ultraviolet irradiation into metal oxide thin films, Science Forum Chemistry 2025, Gesell- schaft Deutscher Chemiker e.V., Karlsruhe, Germany, 29.09.-01.10. (2025). M. Bera*, L. Heiser*, R. Karande, T. Pompe, A. Schulze Combining stimuli-responsive hydrogels and scaffold-sup- ported microbial biofilms for a self-controlled catalytic activity of a microbial leaf 1st Annual Meeting des DFG-Schwerpunktprogramms 2451, 22.-23.09.2025 O. Daikos, T. Scherzer*, In-line Monitoring of Converting Processes by Hyperspectral Imaging, 22nd Int. Conf. on Near Infrared Spectroscopy, Rome, Italy, 08.-12.06.2025 R. Heinke, M. Ehrhardt, P. Lorenz, T. Arnold, K. Zimmer*, Etching of optical glass by reactive plasmas at atmosphe- ric pressure, 51st Int. Micro and Nano Engineering Conf., Southampton, UK, 15.-18.09.2025 R. Heinke, M. Ehrhardt, P. Lorenz, Th. Arnold, K. Zimmer*, Mechanism of laser ablation of atmospheric pressure et- ched N-BK7 surfaces for ultra-precise surface processing applications, E-MRS Spring Meeting 2025, Strasbourg, France, 26.-30.05.2025 F. Hölzel*, G. Böhm, H. Paetzelt, S. Görsch, T. Arnold, Reactive ion beam figuring and plasma jet machining, EUSPEN - 25th Int. Conf. & Exhibition, Zaragoza, Spain, 09.-13.06.2025 L. Lingenfelder*, A. Finzel, G. Dornberg, J. Zajadacz, F. Frost, Ion beam planarization using non-volatile, high-sol- vent containing polymer coatings 51st Int. Micro and Nano Engineering Conf., Southampton, UK, 15.-18.09.2025 W. Zhang, H. Müller*, S. Frank, D. Thelemann, Th. Arnold, J. Bliedtner, IGF-Projekt tigeR - Multiskalige Risscharakte- risierung in der Optikfertigung, F.O.M.-Konferenz 2024, Forschungsvereinigung Feinmechanik, Optik und Medi- zintechnik e.V., Berlin, Germany, 06.11.2024 I. Litovko*, M. Rudolph, A. Anders, A. Goncharov, Model- ling the evaporation of vacuum arc macroparticles by a beam of energetic electrons, Plasma 2025 - Int. Conf. on Research & Applications of Plasmas, Warsaw, Poland, 15.- 19.09.2025 I. Litovko*, M. Rudolf, A. Anders, A. Goncharov, Modeling of evaporation of macroparticles of vacuum arcs by an electron beam, 36th Int. Conf. on Phenomena in Ionized Gases, Aix en Provence, France, 20.-25.07.2025

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116 116 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 A n h a n g J. Lorenz*, R. Rößler, B. Corzilius, K. Monakhov, Suppres- sing nuclear spin relaxation by light-driven switching of multi-spin DNP agents, Hyp*Mol Status Meeting 2025, Leipzig, Germany, 31.03.-02.04.2025 M. Moors*, J. Lorenz, K. Monakhov, Polyoxovanadates as redox-active devices in molecular electronics applications, Frontiers in Metal Oxide Cluster Science VIII, Mainz, Ger- many, 22.-25.07.2025 E. Rohkamm*, F. Scholze, D. Spemann, F. Frost Reactive ion beam processing of optical relevant materi- als: correlation of ion beam composition and etching re- sults, 38th Int. Microprocesses and Nanotechnology Conf., Tokio, Japan, 17.-20.11.2025 K. Shportko, S. Cremer, A. Lotnyk*, Optical characterization of GeTe-Sb2Te3 heterostructures prepared by pulsed laser deposition, European Phase-Change and Ovonic Symposi- um (E\PCOS), Marseille, France, 23.-26.09.2025 S. Zahn*, O. Shayestehpour, LiTFSI-based deep eutectic electrolytes investigated by machine-learned interatomic potential simulations, 2nd Conf. on Artificial Intelligence in Materials Science and Engineering, Bochum, Germany, 18.-19.11.2025 J. Lorenz*, M. Moors, D. A. Ryndyk, K. Monakhov, Subst- rate-controlled self-organization of polyoxovanadates into hysteretic switchable materials, Frontiers in Metal Oxide Cluster Science VIII, Mainz, Germany, 22.-25.07.2025 J. Lorenz*, R. Rößler, B. Corzilius, K. Monakhov, K. Zim- mer*, J. Zajadacz, M. Ehrhardt, P. Lorenz, T. Smausz, B. Hopp, Pattern transfer by laser ablation: demonstration of a vacuumless process for micropatterning from lithogra- phic masks, 51st Int. Micro and Nano Engineering Conf., Southampton, UK, 15.-18.09. 2025 Lotnyk*, T. Dankwort, M. Behrens, L. Voß, S. Cremer, L. Kienle, In situ atomic-scale TEM observation of structural transformations in Ge2Sb2Te5 phase change memory allo- ys, Microscopy Conf. 2025, Karlsruhe, Germany, 31.08.- 04.09.2025 A. Lotnyk*, N. Braun, V. Roddatis, S. Cremer, D. Kalanov, H. Bryja, Microstructural evolution in Cu-Sb2Te3 thin films stu- died by atomic-resolution transmission electron micros- copy, Microscopy Conf. 2025, Karlsruhe, Germany, 31.08.- 04.09.2025 A. Lotnyk*, Electron beam induced structural changes in chalcogenides for phase change memory applications, IKZ International Fellowship Award & Summer School 2025: Artificial Intelligence & Transmission Electron Microsco- py, Leibniz-Institut für Kristallzüchtung, Berlin, Germany, 05.-07.05.2025 S. Mändl*, D. Manova, Stability of expanded austenite du- ring annealing in vacuum, 4th Plasma Thin Film Int. Union Meeting, Antibes, France, 22.-26.09.2025 D. Manova, H. Kersten, S. Mändl*, Time-resolved measu- rements of secondary electron emission during ion bom- bardment, 4th Plasma Thin Film Int. Union Meeting, An- tibes, France, 22.-26.09.2025 M. Moors*, J. Lorenz, V.K. Bandari, O.G. Schmidt, K. Mo- nakhov, Polyoxovanadates - molecular multilevel switches for highly energy-efficient data storage, MAIN-Fokustag ‘Energieeffiziente Elektronik’, Forschungszentrum für Ma- terialien, Architekturen und Integration von Nanomem- branen (MAIN), Chemnitz, Germany, 26.08.2025

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. PATENTE PATENTS 117 g e n m a a h n n A e t i l p a K 2024 5 6 70 9 ANMELDUNGEN Davon 4 nationale und 1 europäische ERTEILUNGEN Davon 2 nationale, 1 europäische, 3 internationale GESAMTBESTAND davon 32 nationale, 25 europäische, 11 internationale, 2 Gebrauchsmuster PATENTFAMILIEN 2025 7 83 15 5 ANMELDUNGEN Davon 3 nationale, 1 europäische, 1 Einheitspatent, 2 internationale ERTEILUNGEN Davon 1 nationale, 2 europäische, 1 Einheitspatent, 1 internationale GESAMTBESTAND Davon 35 nationale, 37 europäische, 1 Einheitspatent 8 internationale und 2 Gebrauchs- muster PATENTFAMILIEN

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D. Breite, A. Schulze, K. Leopold Verfahren zur Herstellung und Veredelung von Polymer Filtermaterialien (EP4299166), Europäisches Patentamt D. Breite, A. Schulze, K. Leopold Verfahren zur Herstellung und Veredelung von Polymer Filtermaterialien (Einheitspatent 4299166), Europäisches Patentamt U. Helmstedt, H. Herrnberger, A. Freyer, O. Fechner, C. Gschossmann Druckform und polymeres Beschichtungsmaterial dafür (7629004), Patentamt Japan 118 118 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 A n h a n g PATENTE PATENTS E R T E I LT GRANTED 2024 C. Laube Verfahren zur Herstellung eines Wirkstoff-Nanodia- mant-Konjugats (DE102023100630.4), Deutsches Patent- und Markenamt D. Breite, A. Schulze, M. Krause Herstellungsverfahren für eine PET-Membran mittels eines Phaseninversions-Prozesses und eine nach dem Verfahren erhaltene PET-Membran (DE102020118948.6), Deutsches Patent- und Markenamt M. Ehrhardt, K. Zimmer, P. Lorenz, J. Zajadacz, A. Anders Verfahren zur Behandlung einer Festkörperoberfläche (EP3789157), Europäisches Patentamt U. Helmstedt, H. Herrnberger, A. Freyer, O. Fechner, C. Gschossmann Printing Plate and Polymeric Coating Material for Same (3150141), Patentamt Kanada U. Helmstedt, H. Herrnberger, A. Freyer, O. Fechner, C. Gschossmann Printing Plate and Polymeric Coating Material for Same (11202202648V), Patentamt Singapur U. Helmstedt, H. Herrnberger, A. Freyer, O. Fechner, C. Gschossmann Druckform und polymeres Beschichtungsmaterial dafür (10-2717343), Patentamt Korea 2025 L. Prager , U. Trimper, R. Heller, U. Helmstedt, P. With Technisches Verfahren zur Umsetzung der Photokonver- sion von molekularen Präkursoren zu Elementoxidschich- ten (DE102023134414.5), Deutsches Patent- und Markenamt D. Breite, A. Schulze, M. Krause Herstellungsverfahren für eine PET-Membran mittels eines Phaseninversions-Prozesses und eine nach dem Verfahren erhaltene PET-Membran (EP3939694), Europäisches Patentamt

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119 119 g n a h n A I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. QUALIFIZIERUNGEN / ABSOLVENTEN QUALIFICATIONS / GRADUATES H A B I L I TAT I O N HABILITATION 2024 Schulze, Agnes Membrane Surface Engineering Using Electron Beam Irradiation Universität, Leipzig, Fakultät für Chemie P R O M O T I O N E N DOCTORAL THESES 2024 Alvermann, Christian Optimale Steuerung in der Bearbeitung von Werkstücken mittels Ionenstrahlen Universität Leipzig, Fakultät für Mathematik und Infor- matik Bez, Elena Laser-induced surface structuring for electron cloud mitigation in particle accelerators Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Erdsystemwis- senschaften Glöß, Maria Assembly Behavior and Electronic Characteristics of Polyoxometalates with Vanadium Centers on Surfaces Universität Leipzig, Fakultät für Chemie und Mineralogie Holm, Alexander Ab initio modeling of non-equilibrium structure-proper- ty relationships in the functional biomaterials TiO2 and Fe7Pd3 at the nanoscale Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Erdsystemwis- senschaften Niavarani, Zahra Design of Adsorptive Polymer Microfiltration Membra- nes using Electron Beam Modification Universität Leipzig, Fakultät für Chemie und Mineralogie Schütte, Friedrich Tailoring mechanics in collagen and cellulose-based systems with energetic electrons: from stress-strain response to shape memory and diagnostic perspectives Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Erdsystemwis- senschaften Yang, Fangshun Ion Soft-Landing: Same Polarity Ion-Ion Reactions and Ion-Surface Interactions of Deposited Ions Universität Leipzig, Fakultät für Chemie und Mineralogie 2025 Dietrich, Johannes Synthesis and characterization of superparamagnetic iron oxide nanoparticles towards one-step ferrogel syn- thesis Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Erdsystemwis- senschaften Friebe, Sabrina Impact of Stresses on Porcine Retina and Human Aneurysmatic Aoritic Tissue Explants: From Mechanical Response to Potential Perspectives for Diagnosis Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Erdsystemwis- senschaften Hossain, Mohammad Afaque Plasma Diagnostics of Femtosecond Laser- Induced Plasmas with Applications to Etching Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Erdsystemwis- senschaften Kupferer, Astrid Ion-Implanted Amorphous Titania Nanotube Arrays - Tailoring Morphology, Chemical Composition and Elec- trical Conductivity for Advanced Biomedical Implants Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Erdsystemwis- senschaften Rohkamm, Erik Characterisation of the reactive species of an RF-excited broad beam ion source and their influence on the etching behaviour of optical relevant materials Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Erdsystemwis- senschaften Shayestehpour, Omid Deep Eutectic Solvents: from Empirical to Machine- Learned Interatomic Potentials Universität Leipzig, Fakultät für Chemie

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120 120 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 A n h a n g D I P L O M - U N D M A S T E R A R B E I T E N DIPLOMA AND MASTER´S THESES 2024 Bublikova, Anastassiya Alignment and High Energy Electron Beam Cross-linking of Collagen Type I Fibrils Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Erdsystem- wissenschaften El Mouzavak, Dennis Controlled Preparation of Ionic Layers for X-Ray Photo- electron Spectroscopy using Ion Soft-Landing Universität Leipzig, Fakultät für Chemie und Mineralogie Kirkayak, Özgü Enhancing hydrophilicity and hydrophobicity of po- lyethylene hollow fiber membranes through electron beam modification Universität Leipzig, Fakultät für Chemie und Mineralogie Li, Yuqi Determination of the resistance of laser microstructured and chemically functionalized stainless Steel surfaces to mechanical and/or Chemical stresses Technische Universität Dresden, Fakultät Maschinenwe- sen Schreiber, Tim Untersuchung zur Rolle von auf Nylon-Mikrofiltrations- membranen immobilisierten Enzymen in der Protein- gewinnung durch sequenzielle Filtration von Tetrasel- mis chuii Universität Leipzig, Fakultät für Chemie und Mineralogie Schäferjohann, Pia K. Reaktivität elektrophiler Anionen in der kondensierten Phase Universität Leipzig, Fakultät für Chemie und Mineralogie Wagner, Tobias Untersuchungen zum Quellverhalten organisch modifi- zierten Montomorillonits in UV-härtbaren Monomeren und zu deren Verarbeitung zu Nanokompositen für Gas- barriere-Anwendungen Universität Leipzig, Fakultät für Chemie und Mineralogie Wadsack, Myriam Aufbau und Inbetriebnahme einer Vakuumkammer zur Speicherung und gepulsten Extraktion massenselektier- ter Fragmentionen Universität Leipzig, Fakultät für Chemie und Mineralogie 2025 Anthofer, Alexander Untersuchungen zur laserunterstütutzen Plasmabearbei- tung von optischen Gläsern Technische Universität Dresden, Fakultät Maschinenwesen Günther, Leonard Untersuchungen zur laserunterstützten reaktiven Ionen- strahlbearbeitung optischer Substrate Technische Universität Dresden, Fakultät Maschinenwesen Henriksen, A. Application of the 3-omega Method to Identify Phase Transitions in Polymers Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Erdsystemwis- senschaften Neubert, Lukas Einfluss des Neutralteilchen/Ionen-Dichteverhältnisses auf Ätzraten und Selektivitäten beim reaktiven Ionen- strahlätzen mit einer HF-angeregten Breitstrahlionen- quelle Westsächsische Hochschule Zwickau Neshovski, Jane Synthesis and Testing of Double-Target Molecularly Imprinted Polymer (MIP) Membranes Universität Leipzig, Fakultät für Chemie B A C H E L O R A R B E I T E N BACHELOR´S THESES 2024 Adamczewski, Johannes Spezifische Anpassung der viskoelastischen Eigenschaf- ten von Gelatine-Glucose-Hydrogelen mittels hochener- getischer Elektronenbestrahlung Technische Universität Dresden, Fakultät Maschinenwesen Anthofer, Alexander Laserunterstütztes Plasmaätzen von optischen Gläsern Technische Universität Chemnitz, Professur Werkstoff- und Oberflächentechnik Bialas, Toni Modifizierung der Oberfläche Itaconsäureesterbasierter Beschichtungen mit Hilfe von VUV-Strahlung Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig, Fakultät Informatik und Medien

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121 g e n m a a h n n A e t i l p a K I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. QUALIFIZIERUNGEN QUALIFICATIONS 1 6 HABILITATION 16 7 PROMOTION MASTER/DIPLOM BACHELOR 2024 2025 6 4 5 PROMOTION MASTER/DIPLOM BACHELOR

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122 122 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 A n h a n g Franze, Julius Investigation of the Effects of Ion Flux, Ion Potential Energy, and Ion Kinetic Energy on the Structural Pro- perties of Thin Films Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Erdsystem- wissenschaften Haia, Hiba Untersuchung von biobasierten UV-härtenden Nano- kompositen Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig, Fakultät Informatik und Medien Hauser, Hannes Timothy Perforated polymer slides with transparent titania nano- tube array coating for biological applications Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Erdsystem- wissenschaften Hristov, Daniel Depth Resolved Phase Analysis of Expanded Austenite Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Erdsystem- wissenschaften Lansangan, David Raphael Combinatorial Deposition by Magnetron Sputtering and Characterization of Ti-Nb Thin Films Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Erdsystem- wissenschaften Mandazhiev, Slavi Dragomirov Deconvoluting the impact of higher ion charge states and ion flux on thin film growth in pulsed filtered ca- thodic arc deposition Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Erdsystem- wissenschaften Mattes, Hannah Immobilisierung von Doxorubicin an die Oberfläche von Nanodiamanten Universität Leipzig, Fakultät für Chemie und Mineralogie Netto, Dennis Precise laser ablation of glass materials with ultrashort laser pulse Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Erdsystem- wissenschaften Oh, Hyemin Stability of Expanded Austenite Phase Formed by Plas- ma Nitriding Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Erdsystem- wissenschaften Robachuk, Natasha Alexandra Hrycan Implementation of Artificial Intelligence for Defect De- tection Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Erdsystemwis- senschaften Rößler, Lisa Entwicklung und Charakterisierung von Membranma- terialien zur Abtrennung von Sauerstoff in gedruckten Mikroreaktoren Universität Leipzig, Fakultät für Chemie und Mineralogie Schneider, Kerstin Untersuchung der Härtung von biobasierten UV-härten- den Beschichtungen Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig, Fakultät Informatik und Medien Sliusar, Iryna Investigations of oxygen-containing atmospheric pressu- re plasma for the conversion of silicon-based precursor layers into silicon oxide Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Erdsystemwis- senschaften 2025 Bialas, Tony Modifizierung der Oberfläche Itaconsäureesterbasierter Beschichtungen mit Hilfe von VUV-Strahlung Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig, Fakultät Informatik und Medien Kraut, Samuel Validierung der optischen Emissionsspektroskopie für die Charakterisierung einer RF-ICP-Ionenquelle beim Betrieb mit reaktiven Prozessgasen Technische Hochschule Aschaffenburg, Fakultät Ingeni- eurswissenschaften Mörke, Emma Beate Magnetron Sputtered Ti-Nb Thin Films: Structural and Compositional Characterization, and In-situ Oxidation Measurements Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Erdsystemwis- senschaften Samangani, Nahera Machine Learning basierte Quantifizierung der Wasser- stoffbrückenbindungsenergie Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig, Fakultät Informatik und Medien

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123 123 g n a h n A I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. Zib, Mathew Machine Learning Analysis of Catalyst and Reactor Para- meters on Plasma-Catalytic Dry Reforming of Methane Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Erdsystemwis- senschaften AUSZEICHNUNGEN AWARDS 2024 Prof. Dr. Andre Anders PSE Leading Scientist Award 2024 auf der 19. Conference on Plasma surface engineering für seine herausragenden Leistungen und seinen Einfluss in der wissenschaftlichen Gemeinschaft Lukas Paul Lingenfelder Posterpreis in der Kategorie “Methods and Processes” auf der 50. Internationalen Konferenz “Micro- and Nano Engineering MNE 2024” in Montpellier für das Poster „Ion Beam Planarization using non-volatile, high-solvent cont- aining Polymer Coatings“ Verena Kühn IOM-Preis Nichtwissenschaftliche Mitarbeiter*in für ihr außerordentliches Engagement in der Administra- tion unter erschwerten Bedingungen Dr. Zahra Niavarani IOM-Preis Nachwuchswissenschaftler*in für ihre Dissertation „Design of Adsorptive Polymer Micro- filtration Membranes using Electron Beam Modification” 2025 Dr. Kirill Monakhov mit Gastprofessur vom Institute of Advanced Study (IAS) und dem Department of Chemistry der University of War- wick, Großbritannien ausgezeichnet Jonas Lorenz YoungFMOCS 2025 Vortragspreis auf der 8. Internationalen Konferenz Frontiers in Metal Oxide Cluster Science FMOCS VIII für seinen Vortrag “Sub- strate-controlled self-organization of polyoxovanadates” Omid Shayestehpour IOM-Preis Nachwuchswissenschaftler*in für seine herausragenden Leistungen im Rahmen seiner Promotion und seinen wichtigen Beitrag zur positiven Au- ßenwahrnehmung des IOM Florian Hager IOM-Preis Nichtwissenschaftliche Mitarbeiter*in für seinen außergewöhnlichen Einsatz, seine fachliche Pro- fessionalität und seinen Teamgeist in der Werkstatt sowie beim Übergang in den Forschungsbereich „Oberflächen poröser Membranfilter“ Sven Arnold IOM-Preis Nichtwissenschaftliche Mitarbeiter*in für seine hervorragende, immer lösungsorientierte Arbeit für die unterschiedlichsten IT-Angelegenheiten des IOM VERANSTALTUNGEN EVENTS W I S S E N S C H A F T L I C H E V E R A N S TA LT U N G E N SCIENTIVIC EVENTS 2024 XXIX. Erfahrungsaustausch zu Oberflächentechnologi- en mit Plasma- und Ionenstrahlprozessen (OTPIP) 2024 12.-15. März 2024, Mühlleithen 12. Workshop „Laser-Induced Periodic Surface Structure“ (LIPSS) 11.-13.09.2024, Leipzig European Phase Change and Ovonic Symposium (E\ PCOS) 22.-24.09.2024, Leipzig PLASMA GERMANY Komitee Sitzung 09.10.2024, Leipzig 2025 Mitgliederversammlung des Vereins Kompetenzzentrum Ultrapräzise Oberflächenbearbeitung e.V. (UPOB) 15.01.2025, Leipzig XXX. Erfahrungsaustausch zu Oberflächentechnologien mit Plasma- und Ionenstrahlprozessen (OTPIP) 2025 11.-14. März 2025, Mühlleithen AI School 2025 06-09.10.2025, Leipzig Fokusgruppe DUV/VUV 12.11.2025, Leipzig

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124 124 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 A n h a n g KO L L O Q U I E N KOLLOQUIEN 2024 Prof. Dr. Eva Schubert, University of Nebraska-Lincoln, USA Advanced Manufacturing and Technical Applications of Highly Porous Material Platforms 15.01.2024 Prof. Dr. rer. nat. Evgeny Gurevich, Fachhochschule Münster Laser Induced Periodic Surface Structures: Mechanisms and applications 04.01.2024 Dr. Jens Zosel, Kurt-Schwabe-Institut für Mess- und Sensortechnik Meinsberg e.V., Waldheim Sensors for the growing hydrogen economy 11.01.2024 Prof. Dr.-Ing. Thomas von Unwerth, Technische Universität Chemnitz Hydrogen as future energy carrier – potentials for energy and mobility transition 07.03.2024 Dr. MacKenzie, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH UFZ, Leipzig PFAS - How to deal with this substance class from the treatment perspective? 26.04.2024 Dr. Peter Pecher, Singulus Technologies AG, Kahl am Main Coating in Industry – Lab and Production 23.05.2024 Prof. Pascal Friederich, Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Machine Learning for Simulation, Understanding, and Design of Molecules and Materials 06.06.2024 Dr. Wjatscheslaw Sakiew, Cutting Edge Coatings GmbH, Hannover Modelling particle fluxes in ion beam sputter deposition 14.11.2024 Prof. Dr. André Ludwig, Dr. Richard Brennecke, Universität Leipzig, Institut für Wirtschaftsinformatik AI tools and other tools in the research process poten- tials and risks 12.12.2024 2025 Prof. Dr. Stefanie Gräfe, Friedrich-Schiller-Universität Jena Tip-Enhanced Raman Scattering – a theoretical descrip- tion accessing the chemical and electromagnetic cont- ributions 16.01.2025 Prof. Dr. Markus Gregor, Fachhochschule Münster Using NV-Centers in Microdiamonds for Magnetic Field Sensing Applications 23.01.2025 Prof. Dr. Sibylle Gemming, Technische Universität Chemnitz Interface or interphase? - Structure formation in confined space 06.02.2025 Dr. Dorothea Golze, Technische Universität Dresden Accurate theoretical spectroscopy methods for complex materials 13.02.2025 Prof. Dr. Julia Westermayr, Universität Leipzig Machine Learning for (Photo)Chemical Sciences: From Theoretical Foundations to Practical Solutions 20.02.2025 Prof. Dr. Maren Podewitz, Technische Universität Wien Capturing Reality in Silico: Development of More Realistic Computational Models for (Transition-Metal) Chemistry 27.02.2025 Prof. Dr. Carolin Müller, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Excited-State Odyssey: Charting Maps with Data-Driven Strategies 06.03.2025 Prof. Dr. Doreen Mollenhauer, Friedrich-Schiller- Universität Jena Computational Approaches for Next-Generation Materials 20.03.2025

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125 125 g n a h n A I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. Dr. Eva von Domaros, Friedrich-Schiller-Universität Jena From atomistic understanding to design principles: The theory of materials and surfaces 03.04.2025 Prof. Pramod Padmanabha Pillai, Indian Institute of Science Education and Research, Pune Visible-Light Photocatalysis with Surface-Engineered Quantum Dots 12.06.2025 M E S S E A U F T R I T T E TRADE FAIR PRESENTATIONS 2024 16. Optatec – Internationale Fachmesse für Optische Technologien 14-16.06.2024, Frankfurt/Main 2025 LASER World of PHOTONICS 24.-27.06.2025, München Prof. Dr. Selin Kara, Leibniz-Universität Hannover Enzymatic Synthesis in Deep Eutectic Solvents: Catalysis Across Hydrophilic to Hydrophobic Realms 24.07.2025 V E R A N S TA LT U N G E N F Ü R D I E A L L G E M E I N E Ö F F E N T L I C H K E I T EVENTS FOR THE GENERAL PUBLIC Prof. Ferdi Karadas, Bilkent University, Türkei Non-thermal modifications of the defect density in Prussian blue derivatives 21.08.2025 Prof. Dr. Fedor Jelezko, Universität Ulm Spin qubits in diamond 28.08.2025 Dr. Mojmír Šerý, Institute of Scientific Instruments of the Czech Academy of Sciences, Brno Advanced spectral methods and instrument design for measurement of microorganisms 24.09.2025 Prof. Dr. Anjana Devi, Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden e. V. (IFW), Technische Uni- versität Dresden Nanostructured functional materials triggered by pre- cursor chemistry 13.11.2025 Dr. Diana Cialla-May, Leibniz-Institut für Photonische Technologien e.V. (Leibniz-IPHT), Jena Surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) in com- plex bio samples 27.11.2025 Dr. Mario Ziegler, Leibniz-Institut für Photonische Tech- nologien e.V. (Leibniz-IPHT), Jena Synthesis of plasmonic and photocatalytic active 3D na- nostructures by MS-ALD 27.11.2025 2024 SPIN2030 Wissenschaftsfestival 08.-09.03.2024 Vorstellung der Forschungsthemen “Innovative Membr- anfilter”, “Kunststoffe in der nachhaltigen Energiegewin- nung“ sowie „Anwendung von Plasmen“ im Rahmen des Formats “Meet a Scientist” Girls`Day – Mädchen-Zukunftstag 25.04.2024 Einblicke in verschiedene Forschungsbereiche und Aus- tausch mit weiblichen Vorbildern in MINT-Berufen. Book a Scientist 15.10.2024 Speed Dating mit der Wissenschaft – ein Format der Leibniz-Gemeinschaft. Persönliche Gespräche mit Exper- ten*innen des IOM. 2025 Woche der offenen Unternehmen - SCHAU REIN! 17.-18.03.2025 Vorstellung der Berufsgruppen Chemie- und Physiklabo- rant am IOM, im Rahmen der Initiative des Bundeslandes Sachsen zur Berufsorientierung. Tag der Raumfahrt 29.03.2025 Veranstaltungen des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und des Bundesministeriums für Wirt- schaft und Klimaschutz (BMWK). Vorstellung elektrischer Raumfahrtantriebe sowie Messsysteme zur Charakterisie- rung von elektrischen Ionentriebwerken. Girls`Day – Mädchen-Zukunftstag 03.04.2025 Einblicke in verschiedene Forschungsbereiche und Aus- tausch mit weiblichen Vorbildern in MINT-Berufen.

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126 126 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 A n h a n g Book a Scientist 03.06.2025 Speed Dating mit der Wissenschaft – ein Format der Leibniz-Gemeinschaft. Persönliche Gespräche mit Exper- ten*innen des IOM. Lange Nacht der Wissenschaften 20.06.2025 Eine Veranstaltung der Leipziger Wissenschaftseinrich- tungen in Kooperation mit der Stadt Leipzig. Geführte Rundgänge durch das IOM, mit Einblicken in aktuelle For- schungsthemen. LEHRTÄTIGKEIT TEACHING P R O F E S S U R E N PROFESSORSHIPS Prof. Dr. Thomas Arnold und Dr. Carsten Bundesmann Photonische Messtechnik Technische Universität Dresden, Fakultät Maschinenwesen Summer 2024, Summer 2025 Dr. Jens Bauer (with support from Dr. Frank Frost Dr. and Dr. Jürgen W. Gerlach) Analytik und Spektroskopie: Oberflächen- und Dünn- schichtanalytik (Aufbaustudium) Universität Leipzig, Fakultät für Chemie und Mineralogie Winter 2024/25 Dr. Ulrike Helmstedt Function Control at Complex Surfaces Universität Leipzig, Fakultät für Chemie und Mineralogie Winter 2023/24, Winter 2024/25 PD Dr. Axel Kahnt Aktuelle Entwicklungen in der Chemie Universität Leipzig, Fakultät für Chemie und Mineralogie Winter 2023/24, Winter 2024/25 Universität Leipzig Fakultät für Physik und Erdwissenschaften Prof. Dr. Benjamin Dietzek-Ivanšić Professur für Ange- wandte Physik Prof. Dr. André Anders Professur für Angewandte Physik Prof. Dr. Stefan G. Mayr Professur für Oberflächenphysik PD Dr. Stephan Mändl Plasmas Physics, Thin Film Deposition and Characteriz- ation Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Geowissen- schaften Winter 2023/24, Winter 2024/2025, Winter 2025/26 Technische Universität Dresden Fakultät Maschinenwesen Prof. Dr. Thomas Arnold Professur für Ultrapräzisionsbe- arbeitung von Oberflächen mit Ionen und Plasmen (GB/ IOM Leipzig) V O R L E S U N G E N LECTURE SERIES Prof. Dr. André Anders Plasmas Physics, Thin Film Deposition and Characteriz- ation Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Geowissen- schaften Winter 2023/24, Summer 2024, Winter 2024/25 Prof. Dr. Stefan G. Mayr Experimentalphysik 5 Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Geowissen- schaften Winter 2023/24 Experimentalphysik 4 Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Geowissen- schaften Summer 2024, Summer 2025 Oberflächen, Nanostrukturen und Dünne Schichten Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Geowissen- schaften Winter 2024/25, Winter 2025/26 Prof. Dr. Thomas Arnold Ultrapräzisionsbearbeitung Technische Universität Dresden, Fakultät Maschinenwesen Winter 2023/24, Winter 2024/25 Dr. Kirill Monakhov Polyoxometalates: From Synthesis to Function Universität Leipzig, Fakultät für Chemie und Mineralogie Winter 2025/26 Nanotechnologien Technische Universität Dresden, Fakultät Maschinenwesen Winter 2023/24, Winter 2024/25 Dr. Agnes Schulze Funktionskontrolle an komplexen Oberflächen Universität Leipzig, Fakultät für Chemie und Mineralogie Winter 2023/24, Winter 2024/25

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127 127 g n a h n A I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. Dr. Daniel Spemann Teilchenphysik Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Geowissen- schaften, Summer 2024, Summer 2025 Experimentalphysik VII – Kern- und Teilchenphysik Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Geowissen- schaften Winter 2023/24, Winter 2024/25, Winter 2025/26 Dr. Unutulmazsoy, Yeliz Plasmas Physics, Thin Film Deposition and Characteriza- tion, Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Geowis- senschaften Summer 2024, Winter 2024/25, Winter 2025/26 S E M I N A R E SEMINAR SERIES Prof. Dr. André Anders Plasmas Physics, Thin Film Deposition and Characteriza- tion, Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Geowis- senschaften Winter 2023/24, Summer 2024, Winter 2024/25 Dr. Ulrike Helmstedt Function Control at Complex Surfaces Universität Leipzig, Fakultät für Chemie und Mineralogie Winter 2023/24, Winter 2024/25 PD Dr. Stephan Mändl Plasmas Physics, Thin Film Deposition and Characteriza- tion, Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Geowis- senschaften Winter 2023/24, Winter 2024/2025, Winter 2025/26 Prof. Dr. Stefan G. Mayr Seminar Oberflächenphysik, Nanostrukturen und Dünne Schichten, Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Geo- wissenschaften, Winter 2024/25, Winter 2025/26 Seminar zu Experimentalphysik 5 Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Geowissen- schaften, Winter 2023/24 Seminar zu Experimentalphysik 4 Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Geowissen- schaften, Summer 2024, Summer 2025 Dr. Agnes Schulze Funktionskontrolle an komplexen Oberflächen Universität Leipzig, Fakultät für Chemie und Mineralogie Winter 2023/24, Winter 2024/25 Dr. Daniel Spemann Teilchenphysik Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Geowissen- schaften Summer 2024, Summer 2025 Experimentalphysik VII – Kern- und Teilchenphysik Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Geowissen- schaften Winter 2023/24, Winter 2024/25, Winter 2025/26 S T R U C T U R E D D O C T O R A L T R A I N I N G P R O G R A M : „ S U R FA C E E N G I N E E R I N G “ Prof. Dr. Thomas Arnold, Dr. Frank Frost and Dr. Klaus Zimmer Modul “Beam-based ultra-precision surface machining” Leibniz Institute of Surface Engineering (IOM), 2024 Dr. Stefan Zahn and Dr. Martin Rudolph AI school of the MMS network Leibniz Institute of Surfa- ce Engineering Leibniz Institute of Surface Engineering (IOM), 2025 GREMIENARBEIT COMMITTEE WORK Prof. Dr. André Anders • Editor-in-Chief, Journal of Applied Physics, published by AIP Publishing, New York, USA • Member of the Advisory Board, International Conferen- ce on Metallurgical Coatings and Thin Films (ICMCTF) • Member of the Advisory Board of the International Con- ference on Plasma Surface Engineering (PSE) • Member of Advisory Committee, Plathinium, The Plas- ma, Thin Films and Related Processing Union Meeting • Member, Advisory Committee, European Research So- ciety for Thin Films (EFDS) • Scientific Chair, Association “Plasma Germany” • Interim Editor-in-Chief, Physics of Fluids, published by AIP-Publishing, New York • Director of the American Vacuum Society (AVS) • Chair, Awards Committee, the Executive Committee of Advanced Surface Engineering of the AVS, 2025 Prof. Dr. Thomas Arnold • Member of the Nanotechnologie Kompetenzzentrum Ultrapräzise Oberflächenbearbeitung e.V. • Member of the Optical Society of America (OPTICA) • Member of the German Branch of the European Optical Society (DGaO)

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128 128 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 A n h a n g • Member of Scientific Committee EUSPEN SIG Meeting “Micro/Nano Manufacturing”, 2025 • Member of Evaluation Commission, Institute of Plasma Physics IPP, Czech Academy of Science, Prague, 2025 • Reviewer in the Review Board of the DFG • Reviewer in the Review Board of the Thüringer Aufbau- bank Dr. Daniel Breite • Speaker of the working group “Membranes for Clima- te” for the Topic “Advances in membrane and module production (including recycling)” at Deutsche Gesell- schaft für Membrantechnik DGMT Dr. Carsten Bundesmann • Fächerübergreifende Arbeitsgemeinschaft Halbleiter- forschung Leipzig (FAHL, Interdisciplinary Workgroup on Semiconductor Research Leipzig), Personal Member Dr. Andriy Lotnyk • Second speaker of the working group “High-Resolution Transmission Electron Microscopy” (German Society for Electron Microscopy)” • Member of the German Society for Electron Microscopy (DGE) • Member of the European Microscopy Society (EMC) • Member of the German Association of University Pro- fessors and Lecturers (DHV) • Member of the Editorial Board “Compounds” MDPI • Programme committee member of the European Pha- se-Change and Ovonic Symposium (E\PCOS) • Chair of the Local organising committee of the Euro- pean Phase-Change and Ovonic Symposium (E\PCOS) (2024) Dr. Darina Manova • Member of the Editorial Board “Surface and Coatings Technology” Elsevier Prof. Dr. Benjamin Dietzek-Ivanšić • Editor "Chemical Physics Letters" • Fachkollegiat der DFG, Physikalische Chemie von Mole- • Editor of Special Issue of “Surface and Coatings Tech- nology” – Women Leaders in Surface and Coatings Technology külen und Grenzflächen • 2. Vorsitzender der Deutschen Bunsengesellschaft für Physikalische Chemie • International Advisory Board, Institute of Physical Che- mistry Polish Academy of Sciences • Member of the Steering Committee, International Sym- posium of Photochemistry and Photophysics of Coordi- nation Compounds Dr. Frank Frost • Member of the Program committee “The European Op- tical Society Annual Meeting – EOSAM: Optical System Design, Tolerancing and Manufacturing” • Fächerübergreifende Arbeitsgemeinschaft Halbleiter- forschung Leipzig (FAHL, Interdisciplinary Workgroup on Semiconductor Research Leipzig), Personal Member Dr. Ulrike Helmstedt • Member of the Advisory Board of the Fraunhofer Insti- tute for Organic Electronics, Electron Beam and Plasma Technology FEP, Dresden Dr. Wolfgang Knolle • Member of the Editorial Board “Radiation Physics and Chemistry” Dr. Kirill Monakhov • Member of Scientific Committee, Frontiers in Metal Oxi- de Cluster Science VIII Conference, July 22–25, Mainz, Germany • Mentor in the International Younger Chemists Network (IYCN) • Member of the Collaborative Research Center (TRR 386) “Hyp*Mol - Hyperpolarization in Molecular Systems” • Member of the German Chemical Society (GDCh) • Reviewer for the National Research and Development Agency (ANID) of the Ministry of Science, Technology, Knowledge and Innovation of Chile • Reviewer for the Alexander von Humboldt Foundation • Reviewer for the German Research Foundation • Reviewer for the National Science Centre Poland • Reviewer for Agence nationale de la recherche (ANR) • Reviewer for M-ERA.NET Dr. Martin Rudolph • Member of the expert panel of Plasma Germany • Member of the Program Committee of the International Conference on Metallurgical Coatings and Thin Films, San Diego Dr. Tom Scherzer • Advisory Board of the European European Symposium of Photopolymer Science • Advisory Board of the International Symposium on Photopolymerization

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129 129 g n a h n A I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. Dr. Agnes Schulze • Member of Deutsche Gesellschaft für Membrantechnik DGMT • Member of the German Chemical Society (GDCh) • Member of ZIM-Innovationsnetzwerk „Technologien zur nachhaltigen Nutzung auf Aufbereitung von Wasser“ • Board of Graduate School BuildMoNa, Uni Leipzig • Review Editor of Advanced Functional Materials / Frontiers in Chemistry / Polymer Chemistry • Reviewer of the DFG / NWO • Member of the Institute’s 2023 internal Evaluation Committee of the Competence Center Textile Chemis- try, Environment & Energy of Deutsche Institute für Für Textil- & Faserforschung, DITF, Denkendorf • Member of the Advisory Board of the Institute for Ad- vanced Membrane Technology (IAMT), Karlsruhe Insti- tute of Technology (KIT), Eggenstein-Leopoldshafen Dr. Klaus Zimmer • Member of the Editorial Board “Surfaces and Interfaces” Elsevier • Reviewer in the Review Board of the DFG • Reviewer in the Review Board of the Bayrische Forschungsstiftung

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130 Z W E I J A H R E S B E R I C H T 2 0 2 4 / 2 5 I m p r e s s u m IMPRESSUM IMPRINT HERAUSGEBER PUBLISHER Der Vorstand des The board of directors of the Leibniz-Instituts für Oberflächenmodifizierung e.V. Leibniz Institute of Surface Engineering (IOM) Prof. Dr. Benjamin Dietzek-Ivanšić, Wissenschaftlicher Dirktor, Scientific Director Dr. Daniel Strecker, Kaufmännischer Direktor, Administrative Director ANSCHRIFT ADDRESS Permoserstr. 15 04318 Leipzig, Germany Telefon Phone: +49 (0) 341 235 - 2308 Fax: +49 (0) 341 235 - 2313 www.iom-leipzig.de TEXTE, REDAKTION, LAYOUT TEXTS, EDITING, LAYOUT Yvonne Bohne, Stabsstelle Öffentlichkeitsarbeit Unit Staff Public Relation Susanne Hellwage, Hellwage Kommunikation, www.hellwage-kommunikation.de Steffen Hoenicke, HOENICKE INFORMATIONSDESIGN, www.info-designer.de BILDERVERZEICHNIS IMAGE DIRECTORY Umschlag Cover v.l.n.r.: Amira Abdul Latif, technische Mitarbeiterin, am photokatalytischen Membranreaktor. Foto: Erik Kazak Apparatur zur Abscheidung von Schichten mit Hilfe des Ion Soft Landing. Foto: Erik Kazak Dr. Christian Laube, wissenschaftlicher Mitarbeiter, beim Präparieren von Proben am 10-MeV-Elektronenbeschleuniger. Foto: Erik Kazak Zellkulturworkflow an der Sterilbank. Foto: Erik Kazak Masterstudentin Anupriya Sukumaran am UV-Vis-Spektralphotometer, das für kinetische Studien an redoxaktiven Polyoxometallaten genutzt wird. Foto: Erik Kazak Seite Page 02: Mikrofluidik-Prototyp für Cryodruck. Foto: Erik Kazak Seite Page 06: Dr. Paul Räcke, wissenschaftlicher Mitarbeiter, am IOM. Foto: Erik Kazak Seite Page 56/57: Blick in die Messkammer eines Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektrometers (TOF-SIMS). Foto: Erik Kazak Seite Page 64/65: Dmitry Kalanov, wissenschaftlicher Mitarbeiter, blickt in eine Kammer zur plasmagestützten Schichtabscheidung. Foto: Erik Kazak Seite Page 90: Laserbearbeitete Oberfläche. Foto: Erik Kazak REDAKTIONSSCHLUSS EDITORIAL DEADLINE 17.02.2026 RECHTE RIGHTS Alle Rechte vorbehalten. Die Vervielfältigung (auch von Teilen) oder sonstige Verwendung bedarf der Genehmigung des IOM. All rights reserved. Reproduction (including partial reproduction) or other use requires the approval of the IOM. © Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung e.V. Leibniz Institute of Surface Engineering (IOM), Leipzig 2026

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. 131 WIR DANKEN UNSEREN FÖRDERERN

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I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. I O M – L E I B N I Z - I N S T I T U T F Ü R O B E R F L Ä C H E N M O D I F I Z I E R U N G E .V. 132 e e m m a a n n l l e e t t i i p p a a K K < H a n n o v e r < < H M a g a ll e d e b u r g B erlin > Flughafen Leipzig-Halle A 9 Leipzig Nordost B 87 Tra m 3 3 E // Leipzig Ost Permoserstraße B 6 A 1 4 7 7 9 0 // Wissenschaftspark Leipzig D r e s d e n > < N ürn berg < M ü nchen < H a u p t b a h n h o f e n t A d e n a u e Torga u er Str. r u m < Z a l l e e r B us Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung e.V. Leibniz Institute of Surface Engineering (IOM) Permoserstraße 15 / 04318 Leipzig Telefon: +49 (0) 341 235 - 2308 Fax: +49 (0) 341 235 - 2313 www.iom-leipzig.de