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 Staubarmes Recycling wertvoller Rohstoffe aus Elektronikschrott
16.11.2016 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

nachricht Mikrostrukturen mit dem Laser ätzen
25.10.2016 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

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...

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

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie