Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ätzend schnell geröntgt

22.03.2011
Physiker klären Vorgänge bei schneller chemischer Auflösung

Ein Durchbruch in der Untersuchung chemischer Vorgänge beim Ätzen und Beschichten von Materialien ist der Forschungsgruppe um den Kieler Physiker Professor Olaf Magnussen gelungen.

Die Arbeitsgruppe an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) konnte in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der europäischen Synchrotronstrahlungsquelle (ESRF) in Grenoble, Frankreich, erstmals erfolgreich aufdecken, was genau in Industrieverfahren passiert, die bei der Herstellung haarfeiner Metallkontakte eine Rolle spielen.

Diese werden beispielsweise bei der Produktion moderner Unterhaltungselektronik wie Flachbildschirmen eingesetzt. In der aktuellen Ausgabe (23.3.2011) des renommierten Journal of the American Chemical Society werden die Ergebnisse als Titelthema veröffentlicht.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nutzten für ihre Forschung die intensive Röntgenstrahlung der ID32 Experimentierstation der ESRF. Der Röntgenstrahl wurde auf eine Goldoberfläche gerichtet, während sie sich in verdünnter Salzsäure auflöste. Da das reflektierte Röntgenlicht auf kleinste Veränderungen in der atomaren Anordnung an der Materialoberfläche empfindlich reagiert, kann der Abtrag während der Reaktion präzise gemessen werden. "Bisher gelangen solche Untersuchungen nur bei sehr langsamen Veränderungen des Materials", erklärt Magnussen.

Um Einblick in die schnellen Vorgänge zu gewinnen, die in industriell genutzten Verfahren ablaufen, musste die Messgeschwindigkeit um mehr als das Hundertfache erhöht werden. Dabei zeigte sich, dass der Abtrag selbst bei sehr schnellem Ätzen des Metalls äußerst gleichmäßig verläuft. "Der Werkstoff löst sich quasi Atomschicht für Atomschicht auf, ohne dass tiefere Löcher entstehen", so Magnussen weiter. In ähnlicher Weise konnte die Arbeitsgruppe auch die Anlagerung von Atomen bei der chemischen Beschichtung von Materialien nachverfolgen.

Zu den vielfältigen Anwendungen von chemischem Ätzen und Beschichten in der Industrie zählen Fertigungsprozesse in der Hochtechnologie, zum Beispiel bei der Herstellung elektronischer Bauelemente. Dafür müssen diese Reaktionen äußerst kontrolliert ablaufen. Um sie zu optimieren, werden Verfahren zum Ätzen und Beschichten weltweit intensiv erforscht. Bisher war es lediglich möglich, das fertige Produkt zu analysieren. Mit der Methode der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die Änderungen innerhalb weniger tausendstel Sekunden nachweisen kann, werden die eigentlichen Vorgänge an der Materialoberfläche nun erstmals direkt auf atomarem Maßstab unter realistischen Bedingungen verfolgt.

Die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel hat als Forschungsuniversität im Norden Deutschlands eine ausgewiesene internationale Expertise im Bereich Nanowissenschaften. Dazu gehört auch Forschung mit Synchrotronstrahlung. In einer Reihe von Forschungsverbünden, die durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert werden, entwickeln Kieler Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler neue Methoden und Instrumente. Zudem bewirbt sich die CAU in der aktuellen Runde der Exzellenzinitiative mit einem Antrag auf einen Exzellenzcluster im Bereich Nanowissenschaften und Oberflächenforschung.

Die ESRF ist eine durch 19 Nationen geförderte europäische Forschungseinrichtung, die brillante Synchtrotronstrahlung für innovative Forschung zur Verfügung stellt und nutzt.

Originalveröffentlichung:
F. Golks, K. Krug, Y. Gründer, J. Zegenhagen, J. Stettner, O. Magnussen: High-speed in situ surface X-ray diffraction studies of the electrochemical dissolution of Au(001).

Journal of the American Chemical Society 2010, 133, 3772

Drei Abbildungen zum Thema stehen zum Download bereit:

http://www.uni-kiel.de/download/pm/2011/2011-027-1.png
Bildunterschrift: Graphische Darstellung der Messung. Der Röntgenstrahl fällt auf eine Goldoberfläche, die sich chemisch auflöst. Ein schneller Röntgendetektor fängt den reflektierten Strahl ein. Aus den zeitlichen Fluktuationen in der Strahlintensität werden die atomaren Änderungen während des Abtrags der Oberfläche abgelesen.

Copyright: CAU, Graphik: F. Golks

http://www.uni-kiel.de/download/pm/2011/2011-027-2.jpg
Bildunterschrift: Doktorand und Erstautor Frederik Golks beim Justieren der Goldprobe für das Experiment an der European Synchrotron Radiation Source.

Copyright: CAU, Foto: J. Stettner

http://www.uni-kiel.de/download/pm/2011/2011-027-3.jpg
Bildunterschrift: Europäische Synchrotronstrahlungsquelle ESRF in Grenoble, Frankreich.

Copyright: ESRF

Claudia Eulitz | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-kiel.de
http://www.uni-kiel.de/aktuell/pm/2011/2011-027-aetzend-schnell-geroentgt.shtml

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Heimcomputer entdecken rekordverdächtiges Pulsar-Neutronenstern-System
08.12.2016 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

nachricht Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst
08.12.2016 | Technische Universität Dresden

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Heimcomputer entdecken rekordverdächtiges Pulsar-Neutronenstern-System

08.12.2016 | Physik Astronomie

Siliziumsolarzelle des ISFH erzielt 25% Wirkungsgrad mit passivierenden POLO Kontakten

08.12.2016 | Energie und Elektrotechnik

Oberleitungs-LKW: Option für einen umweltverträglichen Güterverkehr?

08.12.2016 | Verkehr Logistik