Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Was passiert in den winzigen Poren technischer "Schwämme"?

13.05.2009
Leipziger Wissenschaftler schufen neuen Zugang zur Moleküldynamik in nanoporösen Festkörpern

Mit dem Einsatz eines speziellen mikroskopischen Verfahrens, der Interferenzmikroskopie, gelang Wissenschaftlern des Profilbildenden Forschungsbereichs 1 der Universität Leipzig ein völlig neuer Zugang zur Erforschung der Geschwindigkeit des Stofftransportes in nanoporösen Festkörpern.

Diese Ergebnisse veröffentlichten die Leipziger Forscher kürzlich in den führenden Journalen ihrer Fachrichtung, so unter anderem den renommierten Zeitschriften "Physical Review Letters" und "Angewandte Chemie, International Edition".

Die untersuchten nanoporösen Festkörper - winzige Kristalle, die aber im technischen Einsatz Anlagen von vielen Kubikmetern füllen - bestehen aus der Natur nachgebauten Mineralien und gleichen Schwämmen. Deren Poren sind allerdings mit dem bloßen Auge nicht erkennbar, sondern bewegen sich in molekularen Größenordnungen. Zum Schauplatz eines Stofftransportes werden sie beispielsweise dann, wenn Erdöl verarbeitet werden soll. Das Öl, bzw. geeignet ausgewählte Bestandteile, werden dazu mit dem Mini-Poren-Festkörper in Kontakt gebracht. Während dieses Kontaktes - das kann beispielsweise ein Durchströmen sein - verändert sich die Molekülstruktur dieser Bestandteile.

"Durch ihre Poren von Molekülgröße taugen solche Festkörper als Instrument für vielfältige umweltschonende Prozesse in der chemischen Industrie", erläutert Jörg Kärger, Professor für Experimentalphysik an der Universität Leipzig. "Insbesondere bei der Stoffwandlung durch spezielle Formen der Katalyse und der Stofftrennung durch selektive Adsorption, also oberflächliche Anreicherung, spielen sie eine wichtige Rolle."

Doch nicht dieses längst angewande Verfahren entwickelten die Leipziger Wissenschaftler, sondern sie gingen seiner Funktionsweise auf den Grund. "Es geht hier um Grundlagenforschung im klassischen Sinne: Um Prozesse in der Praxis zu optimieren, also beispielsweise ressourcensparender oder umweltschonender ablaufen zu lassen, muss man in der Theorie so genau wie möglich wissen, was wirklich passiert und welche Parameter entscheidend sind", so Kärger. "Und hier hilft uns die Interferenzmikroskopie. Dieses Verfahren macht sich zunutze, dass sich mit der Konzentration von "Gast"-Molekülen auch die optischen Eigenschaften der untersuchten "Wirts"-Materialien verändern. Auf diesem Wege werden die zeitlichen Veränderung der Konzentrationsprofile in ihrem Inneren aufgezeichnet." Diese Art der Betrachtung über die Interferenz - also der Überlagerungserscheinungen bei Lichtwellen - wurde bisher noch nicht genutzt.

Eine Serie von Veröffentlichungen in den "Königs-Journalen" von Physik und Chemie, so beispielsweise über die Molekül-"Einfang"-Wahrscheinlichkeit an Festkörperoberflächen, zum Zusammenhang zwischen intrakristalliner Diffusion und Oberflächenpermeation, zum Auftreten von "Gitter-Gasen" und zu den Mechanismen des Stofftransportes im Porenraum, dokumentiert den reichen wissenschaftlichen Ertrag, der mit diesem neuen Verfahren erzielt werden konnte. Nicht von ungefähr bilden daher diese Themen einen Schwerpunkt in der Arbeit des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gemeinsam mit ihrer niederländischen Partnerorganisation geförderten Internationalen Graduiertenkollegs "Diffusion in porösen Materialien".

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Jörg Kärger
Telefon: +49 341 97-32502
E-Mail: kaerger@physik.uni-leipzig.de

Dr. Bärbel Adams | idw
Weitere Informationen:
http://www.grenzflaechenphysik.de
http://www.uni-leipzig.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Forscher sorgen mit ungewöhnlicher Studie über Edelgase international für Aufmerksamkeit
26.06.2017 | Universität Bremen

nachricht NAWI Graz-Forschende vermessen Lichtfelder erstmals in 3D
26.06.2017 | Technische Universität Graz

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: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Future Security Conference 2017 in Nürnberg - Call for Papers bis 31. Juli

26.06.2017 | Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

„Digital Mobility“– 48 Mio. Euro für die Entwicklung des digitalen Fahrzeuges

26.06.2017 | Förderungen Preise

Fahrerlose Transportfahrzeuge reagieren bald automatisch auf Störungen

26.06.2017 | Verkehr Logistik

Forscher sorgen mit ungewöhnlicher Studie über Edelgase international für Aufmerksamkeit

26.06.2017 | Physik Astronomie