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 Quantenmechanik ist komplex genug – vorerst …
21.04.2017 | Universität Wien

nachricht Tief im Inneren von M87
20.04.2017 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

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: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Im Focus: Tief im Inneren von M87

Die Galaxie M87 enthält ein supermassereiches Schwarzes Loch von sechs Milliarden Sonnenmassen im Zentrum. Ihr leuchtkräftiger Jet dominiert das beobachtete Spektrum über einen Frequenzbereich von 10 Größenordnungen. Aufgrund ihrer Nähe, des ausgeprägten Jets und des sehr massereichen Schwarzen Lochs stellt M87 ein ideales Laboratorium dar, um die Entstehung, Beschleunigung und Bündelung der Materie in relativistischen Jets zu erforschen. Ein Forscherteam unter der Leitung von Silke Britzen vom MPIfR Bonn liefert Hinweise für die Verbindung von Akkretionsscheibe und Jet von M87 durch turbulente Prozesse und damit neue Erkenntnisse für das Problem des Ursprungs von astrophysikalischen Jets.

Supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien sind eines der rätselhaftesten Phänomene in der modernen Astrophysik. Ihr gewaltiger...

Im Focus: Deep inside Galaxy M87

The nearby, giant radio galaxy M87 hosts a supermassive black hole (BH) and is well-known for its bright jet dominating the spectrum over ten orders of magnitude in frequency. Due to its proximity, jet prominence, and the large black hole mass, M87 is the best laboratory for investigating the formation, acceleration, and collimation of relativistic jets. A research team led by Silke Britzen from the Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Germany, has found strong indication for turbulent processes connecting the accretion disk and the jet of that galaxy providing insights into the longstanding problem of the origin of astrophysical jets.

Supermassive black holes form some of the most enigmatic phenomena in astrophysics. Their enormous energy output is supposed to be generated by the...

Im Focus: Neu entdeckter Exoplanet könnte bester Kandidat für die Suche nach Leben sein

Supererde in bewohnbarer Zone um aktivitätsschwachen roten Zwergstern gefunden

Ein Exoplanet, der 40 Lichtjahre von der Erde entfernt einen roten Zwergstern umkreist, könnte in naher Zukunft der beste Ort sein, um außerhalb des...

Im Focus: Resistiver Schaltmechanismus aufgeklärt

Sie erlauben energiesparendes Schalten innerhalb von Nanosekunden, und die gespeicherten Informationen bleiben auf Dauer erhalten: ReRAM-Speicher gelten als Hoffnungsträger für die Datenspeicher der Zukunft.

Wie ReRAM-Zellen genau funktionieren, ist jedoch bisher nicht vollständig verstanden. Insbesondere die Details der ablaufenden chemischen Reaktionen geben den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

3. Bionik-Kongress Baden-Württemberg

24.04.2017 | Veranstaltungen

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

Baukultur: Mehr Qualität durch Gestaltungsbeiräte

21.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

1. Essener Gefahrguttage am 19.-20. September 2017 mit fachbegleitender Ausstellung

24.04.2017 | Seminare Workshops

Laserstrukturierung verbessert Haftung auf Metall und schont die Umwelt

24.04.2017 | Maschinenbau

Forscherteam der Universität Bremen untersucht Korallenbleiche

24.04.2017 | Biowissenschaften Chemie