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Functional Materials

Prof. Peter Müller-Buschbaum

Research Field

We examine the physical fundamentals of material properties using scattering methods (neutrons-, x-ray and dynamic light scattering). The general goal of our research is to jugde from the knowledge of the microscopic dynamics and structure for explaining the functional characteristics of condensed matter.

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James-Franck-Str. 1/I
85748 Garching b. München
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Fax: +49 89 289 12473

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Course with Participations of Group Members

Offers for Theses in the Group

Charakterisierung der Plasmaparameter einer PVD-Beschichtungsanlage für Uran-Molybdän-Kernbrennstoffe
Zur Umrüstung des Forschungsreaktors FRM II auf ein niedriger-angereichertes Brennelement entwickelt die Arbeitsgruppe „Hochdichte Kernbrennstoffe“ neuartige metallische Uran-Molybdän- Kernbrennstoffe (U-Mo) mit bisher unerreichter Dichte. Hierbei arbeiten Wissenschaftler aus den Gebieten der physikalischen Technik, Physik, Chemie, Ingenieurswissenschaften und Informatik interdisziplinär zusammen und erforschen Herstellungsverfahren für Brennstoffplatten, Materialeigenschaften sowie das Bestrahlungsverhalten der Brennstoffe und entwickeln fortschrittliche theoretische Reaktormodelle. In der geplanten Bachelorarbeit sollen Plasmaparameter wie z.B. Elektronen-Temperatur, Plasma-Potential und Floating-Potential einer PVD-Beschichtungsanlage für U-Mo-Brennstoffplatten untersucht werden. Die Beschichtung der U-Mo-Platten mit Zirkonium oder Molybdän ist erforderlich, um während der Bestrahlung im Reaktor die Ausbildung einer unerwünschten Diffusionsschicht zwischen dem U-Mo-Brennstoff sowie der umgebenden Aluminiumhülle (engl. Cladding) zu verhindern. Zum besseren Verständnis der physikalischen Vorgänge während des Beschichtungsvorgangs sowie zur gezielteren Einstellung der Schichteigenschaften ist eine genaue Kenntnis der Plasmaparameter wichtig. Die Aufgaben beinhalten i.d.R. die Arbeit in Strahlenschutzbereichen mit offener Radioaktivität. Zudem erfordert der hohe Sicherheitsstandard unserer Einrichtung grundsätzlich eine atomrechtliche Zuverlässigkeitsüberprüfung. Bei Interesse besteht die Möglichkeit, nach Abschluss der Bachelorarbeit die Forschungen im Rahmen einer Werkstudententätigkeit fortzuführen.
suitable as
  • Bachelor’s Thesis Physics
Supervisor: Winfried Petry
Charakterisierung mittels Heiß-isostatischem Pressen (HIP) hergestellter monolithischer Brennstoffplatten aus Surrogatmaterial
Zur Umrüstung des Forschungsreaktors FRM II auf ein niedriger-angereichertes Brennelement entwickelt die Arbeitsgruppe „Hochdichte Kernbrennstoffe“ neuartige metallische Uran-Molybdän- Kernbrennstoffe (U-Mo) mit bisher unerreichter Dichte. Hierbei arbeiten Wissenschaftler aus den Gebieten der physikalischen Technik, Physik, Chemie, Ingenieurswissenschaften und Informatik interdisziplinär zusammen und erforschen Herstellungsverfahren für Brennstoffplatten, Materialeigenschaften sowie das Bestrahlungsverhalten der Brennstoffe und entwickeln fortschrittliche theoretische Reaktormodelle. In der geplanten Bachelorarbeit sollen Brennstoffplatten, bestehend aus U-Mo-Surrogatmaterial, Zirkonium- bzw. Molybdän-Diffusionsbarriere und Aluminium-Umhüllung, hinsichtlich zahlreicher physikalischer Eigenschaften sowie ihrem Diffusionsverhalten charakterisiert werden. Die Platten wurden mit dem HIP-Verfahren (hot isostatic pressing; dt. Heiß-isostatisches Pressen) hergestellt, welches eine vielversprechende Alternative zu bestehenden Verfahren darstellt. Da die physikalischen Eigenschaften der Brennstoffplatten von entscheidender Bedeutung für den späteren Reaktorbetrieb sind, kommt ihrer genauen Charakterisierung eine entscheidende Bedeutung zu. Die Aufgaben beinhalten i.d.R. die Arbeit in Strahlenschutzbereichen mit offener Radioaktivität. Zudem erfordert der hohe Sicherheitsstandard unserer Einrichtung grundsätzlich eine atomrechtliche Zuverlässigkeitsüberprüfung. Bei Interesse besteht die Möglichkeit, nach Abschluss der Bachelorarbeit die Forschungen im Rahmen einer Werkstudententätigkeit fortzuführen.
suitable as
  • Bachelor’s Thesis Physics
Supervisor: Winfried Petry
Charakterisierung von Zirkonium- und Molybdän-Diffusionsbarrieren für Uran-Molybdän-Kernbrennstoffe mittels Röntgendiffraktion
Zur Umrüstung des Forschungsreaktors FRM II auf ein niedriger-angereichertes Brennelement entwickelt die Arbeitsgruppe „Hochdichte Kernbrennstoffe“ neuartige metallische Uran-Molybdän- Kernbrennstoffe (U-Mo) mit bisher unerreichter Dichte. Hierbei arbeiten Wissenschaftler aus den Gebieten der physikalischen Technik, Physik, Chemie, Ingenieurswissenschaften und Informatik interdisziplinär zusammen und erforschen Herstellungsverfahren für Brennstoffplatten, Materialeigenschaften sowie das Bestrahlungsverhalten der Brennstoffe und entwickeln fortschrittliche theoretische Reaktormodelle. In der geplanten Bachelorarbeit sollen Diffusionsbarrieren für U-Mo-Brennstoffplatten aus Zirkonium und Molybdän mittels XRD (x-ray diffraction; dt. Röntgendiffraktion) hinsichtlich der Schichtstruktur und -textur untersucht werden. Diese mittels PVD (physical vapor deposition; dt. Sputtern) hergestellte Diffusionsbarriere ist notwendig, um während der Bestrahlung im Reaktor die Ausbildung einer unerwünschten Diffusionsschicht zwischen dem U-Mo-Brennstoff sowie der umgebenden Aluminiumhülle (engl. Cladding) zu verhindern. Den Eigenschaften dieser Barriere kommt daher eine entscheidende Rolle in der Fertigung von U-Mo-Brennstoffen zu. Die Aufgaben beinhalten i.d.R. die Arbeit in Strahlenschutzbereichen mit offener Radioaktivität. Zudem erfordert der hohe Sicherheitsstandard unserer Einrichtung grundsätzlich eine atomrechtliche Zuverlässigkeitsüberprüfung. Bei Interesse besteht die Möglichkeit, nach Abschluss der Bachelorarbeit die Forschungen im Rahmen einer Werkstudententätigkeit fortzuführen.
suitable as
  • Bachelor’s Thesis Physics
Supervisor: Winfried Petry
Fertigung von Diffusionspaaren zwischen Uran-Molybdän-Kernbrennstoffen und Aluminium-Deckschicht mit Wolfram-Tracer
Zur Umrüstung des Forschungsreaktors FRM II auf ein niedriger-angereichertes Brennelement entwickelt die Arbeitsgruppe „Hochdichte Kernbrennstoffe“ neuartige metallische Uran-Molybdän- Kernbrennstoffe (U-Mo) mit bisher unerreichter Dichte. Hierbei arbeiten Wissenschaftler aus den Gebieten der physikalischen Technik, Physik, Chemie, Ingenieurswissenschaften und Informatik interdisziplinär zusammen und erforschen Herstellungsverfahren für Brennstoffplatten, Materialeigenschaften sowie das Bestrahlungsverhalten der Brennstoffe und entwickeln fortschrittliche theoretische Reaktormodelle. In der geplanten Bachelorarbeit sollen im Labor Diffusionspaare aus U-Mo und Aluminium gefertigt werden, welche der Zusammensetzung und dem Aufbau von U-Mo-Kernbrennstoffen entsprechen. Zum besseren Verständnis des Diffusionsvorgangs soll zudem ein Diffusionstracer aus Wolfram in das System eingebracht werden. Da die effektive Vermeidung der Diffusion zwischen U-Mo und Aluminium von entscheidender Bedeutung für den späteren Reaktorbetrieb ist, kommt dem genauen Verständnis des Diffusionsprozesses eine entscheidende Bedeutung zu. Die Aufgaben beinhalten i.d.R. die Arbeit in Strahlenschutzbereichen mit offener Radioaktivität. Zudem erfordert der hohe Sicherheitsstandard unserer Einrichtung grundsätzlich eine atomrechtliche Zuverlässigkeitsüberprüfung. Bei Interesse besteht die Möglichkeit, nach Abschluss der Bachelorarbeit die Forschungen im Rahmen einer Werkstudententätigkeit fortzuführen.
suitable as
  • Bachelor’s Thesis Physics
Supervisor: Winfried Petry
Inbetriebnahme und Charakterisierung eines Hochleistungs-Detektors für die Elektronen-Rückstreudiffraktion (EBSD) an Uran-Molybdän-Kernbrennstoffen
Zur Umrüstung des Forschungsreaktors FRM II auf ein niedriger-angereichertes Brennelement entwickelt die Arbeitsgruppe „Hochdichte Kernbrennstoffe“ neuartige metallische Uran-Molybdän- Kernbrennstoffe (U-Mo) mit bisher unerreichter Dichte. Hierbei arbeiten Wissenschaftler aus den Gebieten der physikalischen Technik, Physik, Chemie, Ingenieurswissenschaften und Informatik interdisziplinär zusammen und erforschen Herstellungsverfahren für Brennstoffplatten, Materialeigenschaften sowie das Bestrahlungsverhalten der Brennstoffe und entwickeln fortschrittliche theoretische Reaktormodelle. In der geplanten Bachelorarbeit soll ein neuartiger Hochleistungs-Detektor für EBSD (electron back-scatter diffraction; dt. Elektronen-Rückstreudiffraktion) in Betrieb genommen und charakterisiert werden. EBSD bietet zahlreiche Möglichkeiten zur Untersuchung von Materialien, wie z.B. Kristallorientierung und innere Spannungsverteilung. Diese machen dieses Verfahren zu einem vielversprechenden Werkzeug zum besseren Verständnis der physikalischen Eigenschaften von U-Mo-Brennstoffen. Die Aufgaben beinhalten i.d.R. die Arbeit in Strahlenschutzbereichen mit offener Radioaktivität. Zudem erfordert der hohe Sicherheitsstandard unserer Einrichtung grundsätzlich eine atomrechtliche Zuverlässigkeitsüberprüfung. Bei Interesse besteht die Möglichkeit, nach Abschluss der Bachelorarbeit die Forschungen im Rahmen einer Werkstudententätigkeit fortzuführen.
suitable as
  • Bachelor’s Thesis Physics
Supervisor: Winfried Petry
Inbetriebnahme und Charakterisierung eines neuartigen, großflächigen PVD-Beschichtungssystems für Uran-Molybdän-Kernbrennstoffe
Zur Umrüstung des Forschungsreaktors FRM II auf ein niedriger-angereichertes Brennelement entwickelt die Arbeitsgruppe „Hochdichte Kernbrennstoffe“ neuartige metallische Uran-Molybdän- Kernbrennstoffe (U-Mo) mit bisher unerreichter Dichte. Hierbei arbeiten Wissenschaftler aus den Gebieten der physikalischen Technik, Physik, Chemie, Ingenieurswissenschaften und Informatik interdisziplinär zusammen und erforschen Herstellungsverfahren für Brennstoffplatten, Materialeigenschaften sowie das Bestrahlungsverhalten der Brennstoffe und entwickeln fortschrittliche theoretische Reaktormodelle. In der geplanten Bachelorarbeit soll ein neuartiges PVD-Beschichtungssystem (physical vapor deposition; dt. Sputtern) für U-Mo-Brennstoffplatten in Betrieb genommen sowie grundlegend charakterisiert und erprobt werden. Diese Beschichtung mit Zirkonium oder Molybdän ist erforderlich, um während der Bestrahlung im Reaktor die Ausbildung einer unerwünschten Diffusionsschicht zwischen dem U-Mo-Brennstoff sowie der umgebenden Aluminiumhülle (engl. Cladding) zu verhindern. Der Beschichtung kommt daher eine entscheidende Rolle in der Fertigung von U-Mo-Brennstoffen zu. Die Aufgaben beinhalten i.d.R. die Arbeit in Strahlenschutzbereichen mit offener Radioaktivität. Zudem erfordert der hohe Sicherheitsstandard unserer Einrichtung grundsätzlich eine atomrechtliche Zuverlässigkeitsüberprüfung. Bei Interesse besteht die Möglichkeit, nach Abschluss der Bachelorarbeit die Forschungen im Rahmen einer Werkstudententätigkeit fortzuführen.
suitable as
  • Bachelor’s Thesis Physics
Supervisor: Winfried Petry
Looking into the soft behavior of hybrid crystalline perovskite thin film

Solar cells based on organometallic lead halide perovskites have established themselves as a promising alternatives to commercial thin film solar cells. Photovoltaic conversion efficiencies have seen an increase from first reports of 3.8% to certified efficiencies of over 22% in less than a decade since the inception of the field. The crystallographic versatility of the material allows the possibility of extensive chemical tuning, which manifests in the material as a spectra of properties that may be obtained. This entices research on hybrid perovskite structures combining different organic and inorganic groups into a crystalline framework. Recent evidence indicates that the class of perovskite materials display characteristics which are suggestive of ‘soft matter’ like behavior. Ideal candidates would be helping demonstrate this claim through experimental work. The opportunity to be carrying out work in sophisticated environments, such as working in glovebox or carrying out state-of-the-art experiments at synchrotron sources are feasible. Other characterization techniques would be utilized for relevant archetypal measurements.

The project falls within a rapidly progressing field with great potential for industrialization. Inspired, promising candidates with good academic background and research experience may apply in order to acquire experience on relevant materials, electronic devices made thereof and characterization techniques for holistic knowledge within the booming field.


suitable as
  • Master’s Thesis Condensed Matter Physics
  • Master’s Thesis Applied and Engineering Physics
Supervisor: Peter Müller-Buschbaum
Novel nanostructured thermoelectric hybrid materials

In this project, we aim to fabricate and investigate novel organic-inorganic hybrid materials for thermoelectric applications. The goal is to realize efficient low temperature (T < 100°C) thermoelectric thin films and coatings which can contribute for example to energy efficient buildings. By combining nanostructured inorganic materials with conducting polymers a novel approach for this class of materials shall be realized. Possible inorganic nanomaterial components include Silicon nanocrystals (either undoped, n-type or p-type doped) as well as other nanoparticles. Different polymer materials such as the polymer blends of conjugated polymers, which can be tuned in conductivity and in its nanostructure, shall be used as the organic partner in our hybrid approach.

suitable as
  • Master’s Thesis Condensed Matter Physics
  • Master’s Thesis Applied and Engineering Physics
Supervisor: Peter Müller-Buschbaum

Current and Finished Theses in the Group

Analysis and Reconstruction of X-ray and Neutron diffraction computed tomography data
Abschlussarbeit im Masterstudiengang Physics (Applied and Engineering Physics)
Themensteller(in): Winfried Petry
Effect of an Ionic Liquid Post-treatment on Thermoelectric Properties of Thin PEDOT:PSS Films
Abschlussarbeit im Bachelorstudiengang Physik
Themensteller(in): Peter Müller-Buschbaum
A Comparative Investigation on PEDOT:PSS-based Anodes in ITO-Free Organic Light-Emitting Diodes
Abschlussarbeit im Bachelorstudiengang Physik
Themensteller(in): Peter Müller-Buschbaum
Fundamental Characterization of Thin Films Based on a Novel Heavy Element Containing Small Molecule for Photovoltaic Applications
Abschlussarbeit im Bachelorstudiengang Physik
Themensteller(in): Peter Müller-Buschbaum
High efficiency next generation solar cells
Abschlussarbeit im Masterstudiengang Physics (Applied and Engineering Physics)
Themensteller(in): Peter Müller-Buschbaum
High efficiency perovskite solar cells
Abschlussarbeit im Bachelorstudiengang Physik
Themensteller(in): Peter Müller-Buschbaum
Conductive Paper
Abschlussarbeit im Bachelorstudiengang Physik
Themensteller(in): Peter Müller-Buschbaum
Novel dry electrodes for electroencephalography
Abschlussarbeit im Masterstudiengang Physics (Applied and Engineering Physics)
Themensteller(in): Peter Müller-Buschbaum
Photochromic Paper
Abschlussarbeit im Bachelorstudiengang Physik
Themensteller(in): Peter Müller-Buschbaum
Role of molecular interactions for stimuli-responsive polymers of potential use in soft robotics
Abschlussarbeit im Bachelorstudiengang Physik
Themensteller(in): Peter Müller-Buschbaum
Role of Molecular Interactions for Stimuli-Responsive Polymers of Potential Use in Soft Robotics
Abschlussarbeit im Bachelorstudiengang Physik
Themensteller(in): Peter Müller-Buschbaum
TISANE: AC Coil Setup for Time Resolved Kinetic Neutron Scattering
Abschlussarbeit im Bachelorstudiengang Physik
Themensteller(in): Winfried Petry
Investigations on Polymer Electrodes
Abschlussarbeit im Bachelorstudiengang Physik
Themensteller(in): Peter Müller-Buschbaum
Investigation Of New Materials For High-Efficiency Polymer Solar Cells
Abschlussarbeit im Masterstudiengang Physics (Applied and Engineering Physics)
Themensteller(in): Peter Müller-Buschbaum
Investigation of Polymer Electrodes
Abschlussarbeit im Bachelorstudiengang Physik
Themensteller(in): Peter Müller-Buschbaum
Films of water-processable polythiophene in energy applications
Abschlussarbeit im Masterstudiengang Physics (Applied and Engineering Physics)
Themensteller(in): Peter Müller-Buschbaum
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