Systematische Untersuchungen wohl-definierter nanostrukturierter Systeme sind ein wichtiges Werkzeug zum Verständnis des Mechanismus elektrokatalytischer Reaktionen. In der ersten Periode dieses Projektes stand die Untersuchung diverser nanostrukturierter Elektroden im Zentrum unserer Forschung, wobei sich Theorie und Experiment gegenseitig befruchteten. Wir benutzten unsere eigene Theorie der Elektrokatalyse, um den Verlauf fundamentaler Reaktionen wie die Wasserstoffentwicklung und Oxidation (HER/HOR) an Sub-Monoschichten und Monoschichten artfremder Atome auf Gold- und Silber-Einkristallen zu verstehen. Zudem haben wir hochindizierte Vizinalflächen von Silberelektroden mit einer wohldefinierten Stufenverteilung untersucht.

Unsere Rechnungen sagen vorher, dass die Abscheidung von Rh-Atomen auf Au und Ag Elektroden ausgezeichnete Katalysatoren ergeben sollte. Wir haben deshalb begonnen, diese Oberflächen durch elektrochemische Abscheidung von Rh, und zum Vergleich auch mit Pt, zu dekorieren; die Untersuchung solcher Elektroden wird ein zentrales Thema in der zweiten Phase dieses Projektes sein. Zudem haben wir gefunden, dass Anionen einen erheblichen Einfluss sowohl auf HER/HOR als auch auf die Dekoration mit Fremdatomen haben; diesen Einfluss wollen wir in der zweiten Phase experimentell und theoretisch erforschen. Zudem werden wir die elektrochemische Abscheidung mit der Dekoration durch kontrolliertes Verdampfen im Vakuum vergleichen. Mit einer Kombination unserer eigenen Theorie der Elektrokatalyse mit Dichtefunktionaltheorie (DFT) und klassischer Molekulardynamik wollen wir die Elementarschritte der HER/HOR an Nanostrukturen aufklären und die Stabilität dieser Strukturen erforschen.

Auf der Grundlage der theoretischen und experimentellen Ergebnisse werden wir uns einige Systeme, die eine besonders hohe katalytische Aktivität versprechen, für detaillierte Untersuchungen auswählen.