Das LNCE befasst sich mit den Herausforderungen in den Bereichen Energie und Nachhaltigkeit, indem es die grundlegenden Schlüsselfragen aufgreift. Wir nutzen die Abstimmbarkeit wohldefinierter Nanokristalle, um das Konstruktionsprinzip effizienter und stabiler Materialien zu etablieren, die Elektrizität und Licht durch die Umwandlung geringwertiger Moleküle in Chemikalien speichern. Unser besonderes Interesse gilt der Umwandlung kleiner Moleküle, insbesondere von CO2 und CO, die sich zu Feinchemikalien erweitern. Ziel ist die Schaffung einer nachhaltigeren chemischen Produktion.
Forschungsthemen
1
Kolloidale Chemie
2
Elektrokatalyse
3
Photokatalyse
Unsere Schlüsselprojekte
Tulpe
Wir entwickeln eine neue Klasse von Nanopartikeln für die Umwandlung kleiner Moleküle auf der Grundlage von Flüssigmetallen. Die Idee hinter der Verwendung von Flüssigmetallen anstelle herkömmlicher fester Metalle ist, dass sie sich nicht deaktivieren und der Industrie stabile Katalysatoren für die chemische Umwandlung bieten. Dieser Zuschuss ist ein ERC Consolidator.
Designstrategien für stabile Katalysatoren für die CO2-Elektroreduktion
Wir entwickeln Strategien zur Schaffung effizienter und stabiler Katalysatoren für die Umwandlung von CO2 in Chemikalien. Diese Katalysatoren basieren auf Kupfer anstelle von herkömmlichen Edelmetallen.
Quantenpunkte für die lichtgesteuerte Produktion von Feinchemikalien
Wir entwickeln lichtabsorbierende Quantenpunktmaterialien, um die Herstellung von Feinchemikalien mit Hilfe von Licht zu erleichtern.
Dieses Projekt ist Teil des grossen Schweizer Konsortiums NCCR Catalysis
European Chemical Society Lecture Award (2019), Werner-Preis der Schweizerischen Chemischen Gesellschaft (2021), Eastman Lecture in Catalysis an der UC Berkeley (2023), Russel Lecture, Queen’s University, Kanada (2023), American Chemical Society Inorganic Nanoscience Award (2024)
3
Tulip ist ein ERC Consolidator Grant
Team & talents
Größe des Laborteams
15
Vom wissenschaftlichen Team entwickelte Fähigkeiten
Zu den erlernten Fähigkeiten gehören Projektmanagement, Entscheidungsfindung, öffentliches Reden, Verfassen von Forschungsberichten, Fragen und Antworten, innovatives und kreatives Arbeiten, Nutzung von Daten und elektronischen Laborbüchern. Diese Fähigkeiten sind für jeden späteren Job hilfreich.
Regionale und gesellschaftliche Auswirkungen
1
Der Beitrag zu einer nachhaltigen Gesellschaft ist der Motor unserer Aktivitäten. Außerdem engagieren wir uns stark für die Ausbildung von Studenten auf allen Ebenen, die für die Gesellschaft von entscheidender Bedeutung ist.
Perspektiven und Herausforderungen
Priorität 1
Förderung von wissenschaftlichem Grundlagenwissen, das zu einer nachhaltigeren Gesellschaft beiträgt
Wir treiben die Materialforschung voran, indem wir molekulare Simulation, Datenwissenschaft und KI miteinander verbinden. Durch rigorose Modellierung, hochwertige Daten und ganzheitliche digitale Plattformen beschleunigen wir Durchbrüche in der netzartigen Chemie und der Kohlenstoffabscheidung und schaffen Werkzeuge, die sich in der Praxis bewähren.
Forschungsthemen
1
Wir verwenden moderne Computersimulationen, um zu verstehen, wie neue Materialien auf atomarer Ebene funktionieren. So können wir wichtige Eigenschaften vorhersagen, z. B. wie sie Wärme speichern, Gase absorbieren oder Wasser bewegen, bevor wir sie im Labor herstellen.
2
Wir kombinieren große Datensätze mit modernen KI-Methoden, um zu ermitteln, welche Materialien für eine bestimmte Aufgabe am vielversprechendsten sind. Anstatt Tausende von Materialien experimentell zu testen, lassen wir die KI die Suche auf die nützlichsten Materialien eingrenzen.
3
Wir synthetisieren und charakterisieren neue Materialien, z. B. helle, abstimmbare lumineszierende Verbindungen, um ihre Eigenschaften experimentell zu erforschen und sie mit unseren Simulationen und KI-Modellen zu verbinden.
Unsere Schlüsselprojekte
Eine einheitliche Plattform, die Materialeigenschaften, Prozessdesign, TEA und LCA miteinander verbindet, um optimale CO₂-abscheidende Sorbentien für reale Quelle-Senke-Paare zu identifizieren. 60 globale Fallstudien für Entscheidungen auf Systemebene.
Heriot-Watt Universität, ETHZ, UC Berkeley, ENS Paris
Durch datengesteuertes MOF-Screening haben wir robuste CO₂-bindende "Adsorbaphoren" identifiziert, die gegen Feuchtigkeit resistent sind. Dies führte zur Synthese von Al-PMOF und Al-PyrMOF, die kommerzielle Sorptionsmittel unter feuchten Bedingungen übertreffen.
Heriot-Watt-Universität, UC Berkeley
Die Feinabstimmung großer Sprachmodelle ermöglicht eine genaue Vorhersage von Materialeigenschaften und sogar inverses Design mit minimalen Daten. Demonstriert für Moleküle, Legierungen und MOFs; überraschenderweise übertrifft es spezialisierte ML in datenarmen Bereichen.
Highlights
1
2 Artikel in Nature
2
Hochzitierter Forscher im Bereich Cross-Field – 2025
3
SNFS-Förderung für Fortgeschrittene
4
DePOLY ist ein Spin-off von LSMO
Team & talents
Größe des Laborteams
16-18 Personen
Vom wissenschaftlichen Team entwickelte Fähigkeiten
Entwicklung von Trenntechnologien der nächsten Generation, die weniger Energie verbrauchen und nachhaltiger sind, insbesondere für die Reinigung von Gasen und Flüssigkeiten für Anwendungen in den Bereichen Energie und Umwelt.
Forschungsthemen
1
Energieeffiziente CO₂-Abscheidung: Wir entwickeln innovative Membranen, die Kohlendioxid selektiv abscheiden können und dabei viel weniger Energie verbrauchen als herkömmliche Methoden.
2
Nanomaterialien für saubere Trennungen: Unser Team entwickelt atomdünne nanoporöse Materialien, die eine präzise Trennung von Gasen und Flüssigkeiten auf molekularer Ebene ermöglichen.
3
Skalierbare und nachhaltige Membrantechnologien: Wir arbeiten daran, unsere Entdeckungen in praktische, großtechnische Lösungen umzusetzen, die sauberere und nachhaltigere chemische Prozesse unterstützen.
Unsere Schlüsselprojekte
CO₂-Abscheidung aus Graphen
CO₂-Abscheidung mit hauchdünnen Graphenmembranen Entwicklung von Membranen auf Graphenbasis (ein mit dem Nobelpreis ausgezeichnetes Material), die Kohlendioxid selektiv und mit minimalem Energieaufwand abscheiden können und so die Bemühungen zur Eindämmung des Klimawandels unterstützen.
GAZNAT, Shell, akademische Mitarbeiter der EPFL und anderer Universitäten
Ultradünne MOF-Membranen
Ultradünne kristalline nanoporöse Materialien (MOFs) für die Gastrennung Entwicklung innovativer dünner Filme aus MOFs (ein mit dem Nobelpreis ausgezeichnetes Material), die zwischen Gasmolekülen auf atomarer Ebene unterscheiden können und einen Durchbruch für die Wasserstoffreinigung und saubere Energie bieten.
Akademische Mitarbeitende der EPFL und anderer Universitäten
Skalierbare Herstellung von Membranen
Umsetzung von Laborentdeckungen in industrielle Prototypen. Ein Highlight ist die Abscheidung von 1 Tonne CO2 pro Tag aus der Müllverbrennungsanlage Enevi durch die Skalierung einer porösen Graphenmembran im Rahmen eines von der EPFL finanzierten CCUS-Projekts (Solutions4Sustainability, Finanzierung von 9 Millionen CHF). Website: https://s4s-ccus.epfl.ch
GAZNAT, Enevi, Divea, akademische Mitarbeiter der EPFL und anderer Universitäten
Highlights
1
Dem Labor ist es gelungen, ultradünne, nur wenige Atome dicke Membranen herzustellen, die Gase wie CO₂ und Wasserstoff effizient trennen können.
2
Prof. Agrawal erhielt mehrere internationale Auszeichnungen, darunter ein ERC Starting Grant, den NAMS Young membrane Scientist Award (2018) und den AIChE FRI/John G. Kunesh Award (2021), mit denen seine Pionierarbeit in der Trennungswissenschaft gewürdigt wurde.
3
LAS nimmt an nationalen und europäischen Kooperationen teil, die sich auf nachhaltige Energie- und Kohlenstoffabscheidungstechnologien konzentrieren, darunter Partnerschaften mit dem Schweizerischen Nationalfonds (SNF) und ERC-Projekte.
4
Die Laborausgründung Divea (gegründet 2024) ist aktiv an der Vermarktung der kostengünstigen Kohlenstoffabscheidungsmembranen beteiligt. Das Labor hat 10 Patente angemeldet. Mehrere wurden erteilt. 7 davon sind von Divea lizenziert worden.
5
Die Arbeit von LAS hat zu viel beachteten Veröffentlichungen, weltweiten Kooperationen und wachsender Anerkennung für die Förderung sauberer technologischer Lösungen geführt, die Emissionen und Energiekosten senken können. Divea führt Feldversuche mit Graphenmembranen durch. Die Forschungsgruppe hat in Zusammenarbeit mit dem Wallis, dem BFE und der GAZNAT Demonstrationsanlagen für Pilotanlagen entwickelt.
Team & talents
Größe des Laborteams
Am LAS sind derzeit rund 20 Forscher, darunter Doktoranden, Postdocs und Ingenieure aus mehr als zehn Ländern beteiligt.
Vorstellen eines bestimmten Teammitglieds
Wir möchten Dr. Jian Hao, einen leitenden Wissenschaftler bei LAS, hervorheben, der eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung von Membranen der nächsten Generation für die CO₂-Abscheidung und Gastrennung spielt. Sein Fachwissen über Nanomaterialien und die Herstellung von Dünnschichten ist von zentraler Bedeutung für die Umsetzung von Laborentdeckungen in skalierbare Technologien.
Vom wissenschaftlichen Team entwickelte Fähigkeiten
Die Teammitglieder erwerben Fachkenntnisse in den Bereichen fortschrittliche Materialsynthese, Nanofabrikation und energieeffiziente Trenntechnologien sowie Projektmanagement und interdisziplinäre Zusammenarbeit.
Andere
Das Labor setzt sich für Vielfalt, Mentoring und eine integrative Arbeitskultur ein, die Kreativität und Innovation fördert.
Regionale und gesellschaftliche Auswirkungen
1
Unsere Forschung unterstützt den weltweiten Übergang zu kohlenstoffarmen Technologien, indem sie die CO₂-Abscheidung und -Reinigung energieeffizienter und erschwinglicher macht.
2
Das LAS mit Sitz in Sitten stärkt das lokale Innovationsökosystem, zieht internationale Talente an und trägt dazu bei, das Wallis als Zentrum für die Forschung im Bereich der sauberen Technologien zu positionieren.
3
Durch die Entwicklung skalierbarer und kostengünstiger Trenntechnologien hilft das Labor der Industrie, den Energieverbrauch und die Emissionen zu senken und gleichzeitig ihre Wettbewerbsfähigkeit und Nachhaltigkeit zu verbessern.
Perspektiven und Herausforderungen
Die wichtigsten Möglichkeiten
LAS will die Anwendung seiner fortschrittlichen Membrantechnologien auf die großtechnische CO₂-Abscheidung und saubere Wasserstoffproduktion ausweiten. Es bestehen gute Möglichkeiten, die Verbindungen zur Industrie zu stärken und einen Beitrag zum Übergang der Schweiz zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft zu leisten.
Wichtigste Herausforderungen
Die größte Herausforderung besteht darin, diese Materialien von Laborprototypen auf industrielle Systeme zu übertragen und dabei die Produktion kostengünstig und umweltfreundlich zu halten. Die Überbrückung der Kluft zwischen Forschung und praktischer Umsetzung bleibt ein wichtiger Schwerpunkt.
Zukünftige Partnerschaften
Das Labor strebt eine Zusammenarbeit mit Energie- und Produktionsunternehmen sowie mit öffentlichen Einrichtungen an, um den Technologietransfer zu beschleunigen und die Auswirkungen fortschrittlicher Trennverfahren in nachhaltigen industriellen Prozessen zu demonstrieren.
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