Daniel Gianola: Die Methode, die Elektronenmikroskope für Batteriematerialien schärft

Daniel S. Gianola, Materialwissenschaftler an der University of California, Santa Barbara, wird mit dem Fraunhofer-Bessel-Forschungspreis ausgezeichnet, den die Alexander von Humboldt-Stiftung gemeinsam mit der Fraunhofer-Gesellschaft vergibt und der mit 45.000 Euro dotiert ist.

Ab November 2026 gastiert der Wissenschaftler für gemeinschaftliche Forschungsprojekte am Freiburger Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik (IWM) sowie am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Der Preis würdigt seine Beiträge zu den mechanischen Eigenschaften von Strukturwerkstoffen und zu neuen In-situ-Charakterisierungsmethoden.

Damit holen sich Freiburg und Karlsruhe einen Forscher, dessen Arbeiten schon heute beeinflussen, wie Materialien unter dem Elektronenmikroskop untersucht werden.

Wie funktioniert Gianolas Methode?

Mit dem Einsatz direkter Elektronendetektoren hat Gianola neue Maßstäbe dafür gesetzt, wie sich Funktionsmaterialien wie Halbleiter oder Batteriewerkstoffe im Rasterelektronenmikroskop untersuchen lassen. Diese Detektoren erfassen Elektronensignale unmittelbarer als herkömmliche Verfahren und liefern dadurch feinere Bilder von Strukturen, die über die Leistungsfähigkeit solcher Materialien entscheiden.

Für die Fraunhofer-Gesellschaft ist das mehr als eine technische Spielerei: Gerade bei Batteriewerkstoffen hängt viel davon ab, wie genau sich innere Defekte und Veränderungen unter Belastung beobachten lassen.

Welchen Werdegang hat der Preisträger?

Seinen Doktortitel erwarb Gianola an der Johns Hopkins University, bevor er als Stipendiat der Alexander-von-Humboldt-Stiftung ans Karlsruher Institut für Technologie wechselte. Es folgten Forschungsjahre an der University of Pennsylvania, ehe er schließlich an die University of California, Santa Barbara, ging, wo er bis heute lehrt und forscht.

Während seiner Karriere wurde er sowohl von der US-amerikanischen National Science Foundation als auch vom Department of Energy gefördert und erhielt zudem das Early Career Faculty Fellowship der Fachgesellschaft Minerals, Metals and Materials Society (TMS).

Zudem zeichnete ihn die Fachgesellschaft TMS im Jahr 2026 mit der Brimacombe-Medaille aus. Damit würdigte die Organisation seine Pionierarbeit auf dem Gebiet der In-situ-Elektronenmikroskopie, seine wegweisenden Erkenntnisse zur Mikromechanik von Kristalldefekten sowie seinen unermüdlichen Einsatz für die wissenschaftliche Gemeinschaft.

Was plant er am Fraunhofer IWM und am KIT?

Der Forschungsaufenthalt ist auf konkrete Projekte ausgerichtet. Mehrere Kooperationen stehen bereits fest:

• Das Fraunhofer IWM und Gianola wollen KI-gestützte Analysemethoden entwickeln, die Datenströme moderner Elektronendetektoren automatisiert auswerten.
• Mit den Professoren Peter Gumbsch und Chris Eberl arbeitet er am Fraunhofer IWM an neuen mikromechanischen Charakterisierungstechniken.
• Er bringt sich in die nationale Forschungsdateninfrastruktur NFDI-MatWerk ein, die vom Fraunhofer IWM koordiniert wird.
• Am KIT sind Kooperationen mit Christoph Kirchlechner zu neuartigen In-situ-Prüfverfahren und mit Yolita Eggeler zur fortgeschrittenen Elektronenmikroskopie und Beugung geplant.

Diese Vorhaben setzen genau dort an, wo Gianolas bisherige Arbeit ansetzt: an der Schnittstelle zwischen Mikromechanik, Elektronenmikroskopie und der Auswertung großer Messdatenmengen.

Wie geht es weiter?

Der Forschungsaufenthalt beginnt im November 2026 und läuft bis Juli 2027. In dieser Zeit soll die Zusammenarbeit mit den Teams in Freiburg und Karlsruhe die geplanten Analysemethoden und Prüfverfahren in konkrete Projekte überführen.

Bild: Symbolbild, KI-erzeugt.