Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Von der Eisfläche zum Hagelschauer

12.09.2005


Vorne ist deutlich eine Delle in der berechneten gelben Kohlenstoffschicht zu erkennen. Auf der hinteren blauen wurden 4 000 der roten Atome deponiert - das Loch füllt sich also und die Schicht wird insgesamt glatter.


Schichten aus diamantähnlichem Kohlenstoff sind sehr reibungsarm, weil superglatt. Daher appliziert man sie auf nahezu jede Festplatte und viele Maschinenteile. In einer Fachpublikation wird erstmals schlüssig geklärt, warum aufwachsende Schichten nicht rau werden.


Eine Werkstoffklasse, die in den vergangenen Jahren eine steile Karriere hinlegte, beruht auf ganz gewöhnlichem Kohlenstoff. Verantwortlich für diesen Erfolg sind verschiedene Verfahren, mit deren Hilfe das sechste Element des Periodensystems über Kohlenstoffelektroden oder aus gasförmigen Verbindungen im Plasma sehr kontrolliert auf festen Oberflächen abgeschieden werden kann. "Sehr kontrolliert" meint dabei die Kristallstruktur: Je nach Prozessbedingungen wächst eine amorphe, also atomar ungeordnete Schicht, kristalliner Graphit oder Diamant auf. Gerade die amorphen gewinnen zunehmend an Bedeutung, da bei ihnen die Schichthärte zwischen graphitisch und diamantähnlich (diamond like carbon, DLC) beliebig eingestellt werden kann. Ein weiterer Grund für die Karriere des amorphen Kohlenstoffs liegt in seiner Fähigkeit, ultraglatte und damit reibungsarme und verschleißfeste Schichten zu bilden. Damit hat DLC ein breites Spektrum von Anwendungen erobert. Es reicht von Beschichtungen für Computerfestplatten, kratzfesten Gläsern, reibenden Maschinenteilen bis zu widerstandsfähigen Bohrern, Fräsköpfen und anderen Werkzeugen.

Um solche und andere Schichten in ihrem Aufbau optimieren zu können, wollen Forscher verstehen, auf welche Weise sich die Atome auf der Oberfläche abscheiden. Ein Teilaspekt: Warum sind DLC-Schichten derartig glatt? Die bisherige mechanistische Vorstellung geht von einer lokalen Erwärmung der Schicht aus: Ein Atom trifft auf die Oberfläche und überträgt seine kinetische Energie auf die Nachbarn. Dies führt zu einem sehr kurzfristigen "Schmelzen", mit der Folge, dass kleine Erhebungen eingeebnet werden. "Wir konnten rechnerisch und im Experiment nachweisen, dass die Vorstellung ?heißes Bügeleisen auf Eisfläche? nicht haltbar ist", fasst Michael Moseler vom Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM seine Ergebnisse zusammen. "Der Vorgang gleicht viel eher einem ?erosiven Hagelschauer?. Wir haben damit einen universellen Glättungsmechanismus gefunden, der nicht nur bei Kohlenstoff, sondern auch bei amorphem Silizium und Metalloxiden auftritt. Diese Erkenntnisse sind so weitreichend, dass wir sie in der Septemberausgabe der Zeitschrift Science publiziert haben."


Eine wachsende DLC-Schicht gleicht einer nanoskopischen Schneelandschaft. Der Atomhagel verursacht Nanolawinen auf den Hängen. Dadurch werden die Berge nach und nach in die Täler erodiert, was letztendlich zur Glättung der Schicht führt. "Diese Erkenntnis ist sehr wichtig, um nanostrukturierte Oberflächen gezielt herstellen zu können", resümiert Moseler.

Marion Horn | idw
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de

Weitere Berichte zu: Atom Eisfläche Hagelschauer Kohlenstoff Schicht

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Mitarbeiter der Hochschule Ulm entwickeln neue Methode zur Desinfektion von Kontaktlinsen
17.07.2017 | Hochschule Ulm

nachricht Form aus dem Vakuum: Tiefziehen von Dünnglas eröffnet neue Anwendungsfelder
07.07.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Physiker designen ultrascharfe Pulse

Quantenphysiker um Oriol Romero-Isart haben einen einfachen Aufbau entworfen, mit dem theoretisch beliebig stark fokussierte elektromagnetische Felder erzeugt werden können. Anwendung finden könnte das neue Verfahren zum Beispiel in der Mikroskopie oder für besonders empfindliche Sensoren.

Mikrowellen, Wärmestrahlung, Licht und Röntgenstrahlung sind Beispiele für elektromagnetische Wellen. Für viele Anwendungen ist es notwendig, diese Strahlung...

Im Focus: Physicists Design Ultrafocused Pulses

Physicists working with researcher Oriol Romero-Isart devised a new simple scheme to theoretically generate arbitrarily short and focused electromagnetic fields. This new tool could be used for precise sensing and in microscopy.

Microwaves, heat radiation, light and X-radiation are examples for electromagnetic waves. Many applications require to focus the electromagnetic fields to...

Im Focus: Navigationssystem der Hirnzellen entschlüsselt

Das menschliche Gehirn besteht aus etwa hundert Milliarden Nervenzellen. Informationen zwischen ihnen werden über ein komplexes Netzwerk aus Nervenfasern übermittelt. Verdrahtet werden die meisten dieser Verbindungen vor der Geburt nach einem genetischen Bauplan, also ohne dass äußere Einflüsse eine Rolle spielen. Mehr darüber, wie das Navigationssystem funktioniert, das die Axone beim Wachstum leitet, haben jetzt Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden. Das berichten sie im Fachmagazin eLife.

Die Gesamtlänge des Nervenfasernetzes im Gehirn beträgt etwa 500.000 Kilometer, mehr als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Damit es beim Verdrahten der...

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

10. Uelzener Forum: Demografischer Wandel und Digitalisierung

26.07.2017 | Veranstaltungen

Clash of Realities 2017: Anmeldung jetzt möglich. Internationale Konferenz an der TH Köln

26.07.2017 | Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Basis für neue medikamentöse Therapie bei Demenz

27.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Aus Potenzial Erfolge machen: 30 Rittaler schließen Nachqualifizierung erfolgreich ab

27.07.2017 | Unternehmensmeldung

Biochemiker entschlüsseln Zusammenspiel von Enzym-Domänen während der Katalyse

27.07.2017 | Biowissenschaften Chemie