Dr. Walid Hetaba - Elektronenmikroskopie

Vita

Diplom (Technische Physik)TU Wien, Dipl.-Ing. (2011)
Doktoratsstudium der technischen WissenschaftenTU Wien, Dr.techn. (2011-2015)
Wissenschaftlicher Mitarbeiter TU Wien (2011-2015)
Wissenschaftlicher Mitarbeiter Universität Bielefeld (2013-2014)
PostDocFritz-Haber-Institut der MPG und MPI-CEC (2015-2020)
GruppenleiterMPI CEC (seit 2020)
  

Publications

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Selected MPI CEC publications

  • Löffler, S., Stöger-Pollach, M., Steiger-Thirsfeld, A., Hetaba, W., Schattschneider, P. (2021). Exploiting the Acceleration Voltage Dependence of EMCD. Materials,14(5): 1314, pp. 1-14. doi:10.3390/ma14051314.
  • Masliuk, L., Schmidt, F.-P., Hetaba, W., Plodinec, M., Auffermann, G., Hermann, K., Teschner, D., Girgsdies, F., Trunschke, A., Schlögl, R., Lunkenbein, T. (2020). Compositional Decoupling of Bulk and Surface in Open-Structured Complex Mixed Oxides The Journal of Physical Chemistry C 124(42), 21069-23077. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.0c04777
  • Hetaba, W., Klyushin, A.Y., Falling, L.J., Shin, D., Mechler, A.K., Willinger, M.-G., Schlögl, R. (2020). Investigation of Electrocatalysts Produced by a Novel Thermal Spray Deposition Method Materials 13(12), 2746. https://doi.org/10.3390/ma13122746
  • Koch, G., Hävecker, M., Teschner, D., Carey, S.J., Wang, Y., Kube, P., Hetaba, W., Lunkenbein, T., Auffermann, G., Timpe, O., Rosowski, F., Schlögl, R., Trunschke, A. (2020). Surface Conditions that Constrain Alkane Oxidation on Perovskites ACS Catalysis 10(13), 7007-7020. https://doi.org/10.1021/acscatal.0c01289
  • Wolf, E.H., Millet, M.-M., Seitz, F., Redeker, F.A., Riedel, W., Scholz, G., Hetaba, W., Teschner, D., Wrabetz, S., Girgsdies, F., Klyushin, A., Risse, T., Riedel, S., Frei, E. (2020). F-doping of nanostructured ZnO: A way to modify structural, electronic, and surface properties Physical Chemistry Chemical Physics 22(20), 11273-11285. https://doi.org/10.1039/D0CP00545B
  • El Sayed, S., Bordet, A., Weidenthaler, C., Hetaba, W., Luska, K., Leitner, W. (2020) Selective Hydrogenation of Benzofurans using Lewis Acid Modified Ruthenium-SILP Catalysts ACS Catalysis 10(3), 2124-2130. https://doi.org/10.1021/acscatal.9b05124
  • Häusler, I., Kamachali, R.D., Hetaba, W., Skrotzki, B. (2019). Thickening of T1 Precipitates during Aging of a High Purity Al–4Cu–1Li–0.25Mn Alloy Materials 12(1), 30. https://doi.org/10.3390/ma12010030
  • Straten, J.W., Schlecker., P., Krasowska, M., Veroutis, E., Granwehr, J., Auer, A.A., Hetaba, W., Becker, S., Schlögl, R., Heumann, S. (2018). N-Funtionalized Hydrothermal Carbon Materials using Urotropine as N-Precursor Chemistry - A European Journal 24(47), 12298-12317. https://doi.org/10.1002/chem.201800341
  • Anke, B., Rohloff, M., Willinger, M.G., Hetaba, W., Fischer, A., Lerch, M. (2017). Improved photoelectrochemical performance of bismuth vanadate by partial O/F-substitution Solid State Sciences 63, 1-8. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2016.11.004
  • Häusler, I., Schwarze, C., Bilal, M.U., Ramirez, D.V., Hetaba, W., Kamachali, R.D., Skrotzki, B. (2017). Precipitation of T1 and θ′ Phase in Al-4Cu-1Li-0.25Mn During Age Hardening: Microstructural Investigation and Phase-Field Simulation Materials 10(2), 117. https://doi.org/10.3390/ma10020117
  • Rudi, S., Teschner, D., Beermann, V., Hetaba, W., Can, L., Cui, C., Gliech, M., Schlögl, R., Strasser, P. (2017). pH-Induced versus Oxygen-Induced Surface Enrichment and Segregation Effects in Pt Ni Alloy Nanoparticle Fuel Cell Catalysts ACS Catalysis 7(9), 6376-6384. https://doi.org/10.1021/acscatal.7b00996
  • Hetaba, W., Stöger-Pollach, M. (2016). EMCD investigation of the Verwey‐transition in magnetite European Microscopy Congress 2016: Proceedings 1086-1087. https://doi.org/10.1002/9783527808465.EMC2016.6656

Gruppenmitglieder

PhD Studierende

Julia Menten

Labor

Norbert Pfänder

Elektronenmikroskopie

In der Gruppe Elektronenmikroskopie untersuchen wir Materialen auf kleinsten Längenskalen mit atomarer Auflösung. Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) ist eine vielseitige Methode die es erlaubt verschiedene Techniken in nur einem einzigen Gerät anzuwenden. Neben der Aufnahme von Hochauflösungsmikroskopie-Bildern der untersuchten Proben können auch weitere Experimente zur Elektronenbeugung durchgeführt werden. Diese Techniken können mit analytischen Untersuchungsmethoden, wie energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDS) und Elektronen-Energieverlustspektrometrie (EELS), ergänzt werden. Bei EDS Analysen werden die von der Probe emittierten charakteristischen Röntgenstrahlen aufgezeichnet und so die elementare Zusammensetzung lokal aufgelöst untersucht. Bei EELS wird die vom Elektronenstrahl auf die Probe übertragene Energieaufgezeichnet und dazu genutzt um die lokale elektronische Struktur zu untersuchen.

ChemiTEM

Analytische Elektronenmikroskopie ist ein wichtiger und weit verbreiteter Teil der Untersuchungsroutinen in modernen Katalyseforschungsinstituten. TEM ist eine wichtige Technik zur Analyse der lokalen elementaren Zusammensetzung, Oberflächen und Grenzflächen, die alle wichtig für das Verständnis der Katalysatoren sind. In den meisten Fällen führen TEM-Spezialisten die notwendigen Untersuchungen der Materialien durch. Die Effizienz in der Forschung wird erheblich gesteigert, wenn die Wissenschaftler in den Laboratorien standardisierte Untersuchungen, wie Materialscreening oder qualitative Analysen der Zusammensetzung selbst durchführen. In unserer Gruppe wenden wir die standardisierten Prozeduren und Workflows an, die im ChemiTEM Projekt am Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft in Zusammenarbeit mit Thermo Fisher Scientific entwickelt wurden. Außerdem erweitern wir diese Prozeduren auf zusätzliche Techniken, die in unserem Elektronenmikroskop verwendet werden können (Abb. 1). Dies beinhaltet EELS Messungen und eine neuartige Methode für die Untersuchung von Proben unter inerten Bedingungen.

EELS + Simulationen

EELS wird verwendet um Informationen über die die lokale elektronische Struktur, Oxidationszustände und die Bindungszustände der untersuchten Materialien zu erhalten (Abb. 2).1,2 Diese Informationen sind z.B. notwendig um mehr über den Zusammenhang von Struktur und Funktion katalytischer Systeme herauszufinden. Die Durchführung von EELS Experimenten kann, wie auch die Auswertung der Ergebnisse, sehr herausfordernd und komplex sein. Ein Vergleich mit Referenzspektren und Simulationen ist daher für eine tiefgehende Analyse notwendig. Wir führen Simulationen mithilfe einer Kombination von auf Dichtefunktionaltheorie (DFT) und dem Blochwellenformalismus basierenden Softwarepaketen durch.3,4 Zusätzlich untersuchen wir die Anwendbarkeit weiterer Simulationsmethoden.

Kontamination

Eine Herausforderung bei TEM Untersuchungen ist die Kohlenstoffkontamination der Probenoberfläche, die die Bildqualität sowie die spektroskopischen Analysen beeinträchtigt (Abb. 3).5 Wir untersuchen verschiedene Ansätze von Probenvorbehandlungen um die Kohlenstoffkontamination so gering wie möglich zu halten und somit die Qualität der TEM Analyse-Daten zu verbessern. Aktuelle Forschungsarbeiten beschäftigen sich mit der chemischen Analyse der Kontaminationsprodukte und zielen darauf ab, individuell auf die jeweilige Probe zugeschnittene Methoden zur Vermeidung von Kontamination zu entwickeln. Dabei sollen kohlenstoffhaltige Moleküle möglichst sanft, d.h. ohne die Probe zu verändern, entfernt werden.

Elektronenmikroskopie von bimetallischen Nanokatalysatoren

Das Verständnis des Zusammenhangs von Struktur und Funktion katalytischer Systeme ermöglicht eine Systematische Entwicklung von Katalysatoren. Die Untersuchung der räumlichen und elektronischen Struktur der verwendeten heterogenen Katalysatoren mittels Elektronenmikroskopie ist ein äußerst wichtiger Beitrag zu diesem Verständnis. In diesem Projekt, das Teil des Exzellenzclusters UniSysCat ist, untersuchen wir eine Serie von bimetallischen nanokatalytischen Systemen um den Effekt der Partikelmorphologie (Größe, Zusammensetzung, Anordnung etc.) auf Selektivität und Umsatz in bestimmten Reaktionen zu verstehen (Abb. 4). Unterschiede im katalytischen Verhalten aufgrund von Änderungen in der Synthese und Vorbehandlung der Katalysatoren können dann zu Änderungen in der räumlichen und elektronischen Struktur, wie sie im TEM untersucht wird, in Relation gesetzt werden.

Referenzen

[1] Egerton, Electron Energy-Loss Spectroscopy in the Electron Microscope, Springer, 2011

[2] Koch et al., ACS Catal. 2020, 10, 13, 7007-7020

[3] Hetaba et al., PRB 85, 205108 (2012)

[4] Hetaba et al., Micron 63 (2014), 15-19

[5] McGilvery et al., Micron 43 (2012), 450-455