Forschung zur Nanomechanik etabliert sich in Düsseldorf

Das Düsseldorfer Max-Planck-Institut für Eisenforschung (MPIE) hat seit Anfang Oktober eine neue Abteilung. Prof. Gerhard Dehm verstärkt das Team der Materialforscher um den Bereich der Nanomechanik. Seine neue Abteilung mit dem Namen „Struktur und Nano-/Mikromechanik von Materialien“ hat das Ziel die mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen ausgehend von der atomaren Struktur grundlegend zu verstehen und die neuen Erkenntnisse für die Entwicklung von schädigungstoleranten Werkstoffen zu nutzen.

Bei der Entwicklung neuer Konzepte für Materialien mit exzellenten mechanischen Eigenschaften konzentriert sich Dehm vor allem auf die Untersuchung atomarer Defektstrukturen und ihren Wechselwirkungen. Dadurch kann er Rückschlüsse auf den Zusammenhang zwischen Struktur und mechanischen Eigenschaften herstellen. Neue und unerwartete Erkenntnisse liefern insbesondere Materialien im Mikro- und Nanometerbereich, da ihr Verhalten von dem massiver Werkstoffe abweicht.
Die zu untersuchenden Dimensionen werden so klein, dass zum Beispiel Defekte im Material mit der puren Geometrie der Probengröße wechselwirken und zu ungewöhnlichen Materialeigenschaften führen, die im entsprechenden Massivmaterial nicht auftreten. Dehms Forscherteam erhofft sich die an den nanoskaligen Materialien gewonnenen Erkenntnisse auch für Massivmaterialien nutzen zu können. So sollen bisher gegensätzliche Eigenschaften, wie zum Beispiel extreme Härte und große Verformbarkeit, zukünftig für technische Werkstoffe realisierbar werden.

Für solche Untersuchungen werden in den nächsten zwei Jahren gravierende Umbauten am MPIE stattfinden. Unter anderem sollen neue hochauflösende Transmissionselektronenmikroskope dabei helfen in situ nano- und mikromechanische Experimente durchzuführen. In situ Methoden ermöglichen es den Forschern mechanische Veränderungen vorzunehmen und gleichzeitig deren Auswirkungen auf die Mikrostruktur zu beobachten.

Anwendung findet das Forschungsinteresse von Dehm vor allem in der Nano- und Mikroelektronik zum Beispiel für Automobile, in der Energietechnik und für flexible Elektronik. Aber auch die Lebensdauer von Hochtemperaturwerkstoffen und komplexen Stählen hängt von den lokalen mechanischen Eigenschaften ab. Deshalb sind auch diese Untersuchungsgegenstand der neuen Abteilung. Des Weiteren können Dehms Methoden beitragen die Verbindung von Keramiken und Polymeren mit Metallen zu verbessern. Dies ist unter anderem für den Korrosionsschutz und für die Veredelung von Oberflächen interessant.

Dehm promovierte 1995 am Stuttgarter Max-Planck-Institut für Metallforschung im Fach Werkstoffwissenschaft. Bevor er 2005 zur Montanuniversität Leoben wechselte, war er neben einem Auslandsaufenthalt am Technion in Haifa/Israel, Gruppenleiter in Stuttgart. In Leoben war Dehm Professor für Materialphysik und Leiter des Erich-Schmid-Instituts für Materialwissenschaft der Österreichischen Akademie der Wissenschaften.