Im Zentrum seiner Dissertation "Fundamental study on the disruptive combustion of precursor-laden single droplets for nanoparticle synthesis in spray flames" stand die Flammensprühpyrolyse (FSP) – ein industriell hochrelevantes Verfahren zur Herstellung funktionaler Nanopartikel, die wiederum eine wichtige Rolle beispielsweise in Hochleistungsbatterien oder Sensoren spielen. Ziel der Forschung war es, die grundlegenden physikochemischen Mechanismen während der Verbrennung einzelner FSP-Tropfen besser zu verstehen, um die Synthese maßgeschneiderter Nanomaterialien aus Sprühflammen künftig noch gezielter steuern zu können. 

Durch die experimentelle Untersuchung einzelner FSP-Tropfen im Mikrometermaßstab konnten mittels Hochgeschwindigkeitsbildgebung und akustischer Messtechnik zentrale Prozesse während der Tropfenlebenszeit detailliert analysiert werden. Die Ergebnisse zeigen insbesondere die große Bedeutung charakteristischer Tropfendisruptionen – von Puffing bis hin zu Mikroexplosionen – für den Stofftransport in die Gasphase und damit für die Bildung homogener Nanopartikel. 

Ein von Arne Witte im Rahmen seiner Arbeit neu entwickelter experimenteller Zündmechanismus ermöglichte zudem detaillierte Untersuchungen der Tropfenverbrennung unter heißen Atmosphärenbedingungen und bildete die Grundlage für die Analyse der Dynamik von Tropfenaufbrüchen durch die Kombination bildgebender und signalbasierter Messtechnik. 
Die gewonnenen Erkenntnisse leisten einen wichtigen Beitrag zum grundlegenden Verständnis der Nanopartikelsynthese in Flammensystemen und zur Weiterentwicklung skalierbarer Produktionsprozesse.