Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Atomare Sicht der Oxidation von Metalloberflächen

16.10.2002


Science-Veröffentlichung von Prof. Herbert Over, Physikalisch-chemisches Institut der Universität Gießen



Die Oxidation von Metalloberflächen ist ein alltägliches Ereignis, das neben den volkswirtschaftlich negativen Folgen, wie etwa das Rosten von Autos, auch zu maßgeschneiderten Materialien führen kann. Hier seien nur zwei prominente Beispiele erwähnt: die Herstellung von elektronischen Bauteilen (z.B. MOS-FET) in der Computer-Branche und feste Katalysatoren, wie sie zum Beispiel zum Reinigen der Abgase von Verbrennungsmotoren in Autos Anwendung findet. Die Gruppe "Oberflächenchemie und Modellkatalyse" um Prof. Dr. Herbert Over in der Physikalischen Chemie der Justus-Liebig-Universität Gießen hat kürzlich in der äußerst renommierten amerikanischen Wissenschaftszeitschrift ’Science’ (Ausgabe vom 20. September 2002, Seite 2003) eine Perspektive über die Oxidation von Metalloberflächen auf atomarer Skala vermittelt und über einige erstaunliche Erkenntnisse berichtet.



Amerikanische Wissenschafter (Dr. K. Thürmer, Prof. E. Williams und Prof. J. Reutt-Robey) zeigten in derselben Ausgabe von Science, dass das chemisch reine Metall Blei unfähig ist, eine Metall-Sauerstoff-Verbindung einzugehen. Blei benötigt vielmehr Verunreinigungen, an denen der Sauerstoff zunächst angreifen kann und so das Metall lokal in ein Oxid verwandelt. Damit der Sauerstoff aus der Luft dies vermag, muss die Metalloberfläche das Sauerstoffmolekül erst spalten. Dieser Prozess der Molekülspaltung ist auf der Oberfläche von Blei nur an Verunreinigungen möglich. Hat sich jedoch eine kleine Oxiddomäne von wenigen Nanometern (tausendmal kleiner als ein typischer Haardurchmesser) gebildet, so erfolgt die weitere Oxidation von Blei selbstbeschleunigend, d.h. je mehr Oxid vorhanden ist, desto schneller wird weiteres Oxid gebildet. Solche selbstbeschleunigenden Reaktionen sind in der Chemie wohlbekannt, zum Beispiel im Bereich der Explosionen.

Hochinteressant ist nun, dass an vielen anderen Metalloberflächen die Sauerstoffspaltung von selbst abläuft. Allerdings ist auch dort eine Oxidation zunächst gehemmt. Die Fähigkeit, das Sauerstoffmolekül zu spalten, erlahmt nämlich auf reinen Metalloberflächen sehr schnell. Erst die Bildung von Oxiddomänen erlaubt eine effiziente Aufnahme von Sauerstoff, so dass die weitere Oxidation wieder selbstbeschleunigend abläuft.

Solche elementaren Prozesse sind von erheblichem Interesse in der Katalyseforschung, da die Reaktionen zu gewünschten Produkten häufig unter sauerstoffreichen Bedingungen erfolgen. Dabei wird der Metallkatalysator oxidiert und die chemische Aktivität verändert. Mit solchen und verwandten Fragestellungen setzen sich die Forscher um Prof. Over, der seit Anfang des Jahres an der Universität Gießen forscht und lehrt, eingehend auseinander, um damit vertiefte Einblicke in die atomaren Prozesse bei der Katalyse zu gewinnen. Die Chemie an Oberflächen ist ein heute hochaktuelles interdisziplinäres Gebiet im Bereich der Materialforschung, das Chemie und Physik in Experiment und Theorie zusammenführt und damit die Wissenschaftslandschaft in der Chemie an der Justus-Liebig-Universität nachhaltig bereichert. Zusammen mit der seit 1999 in Gießen tätigen Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Jürgen Janek, deren Hauptarbeitsgebiet ebenfalls auf dem Gebiet der Festkörpergrenzflächen liegt und die sich unter anderem intensiv mit der elektrochemischen Steuerung katalytischer Prozesse auseinandersetzt, werden derzeit verschiedene zukunftsträchtige Projekte geplant. Zusammen mit Arbeitsgruppen in der Anorganischen Chemie und der Physik hat sich in Gießen in jüngster Zeit im Bereich der Materialforschung ein sehr leistungsfähiger Schwerpunkt entwickelt, der bereits jetzt Früchte trägt und mit Ehrgeiz in die Zukunft blickt.

Kontaktadresse:

Prof. Dr. Herbert Over
Physikalisch-chemisches Institut
Heinrich-Buff-Ring 58
35392 Gießen
Tel.: 0641/99-34550
Fax: 0641/99-34509
E-Mail: Herbert.Over@phys.Chemie.uni-giessen.de


Christel Lauterbach | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-giessen.de/~ge1125/Homepage_Over

Weitere Berichte zu: Blei Metalloberflächen Oxid Oxidation Prozess Sauerstoff

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Auf der molekularen Streckbank
24.02.2017 | Technische Universität München

nachricht Sicherungskopie im Zentralhirn: Wie Fruchtfliegen ein Ortsgedächtnis bilden
24.02.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie