Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Oberflächenphysik: Weg von der Insel

28.05.2014

Ein Forscherteam stellt erstmals die Desorption von Sauerstoff auf einer Silberoberfläche bildlich dar. Die gezeigten Effekte widerlegen bisherige einfache Vorstellungen von Desorptionsprozessen.

Bei heterogen katalysierten Reaktionen, die an der Grenzfläche zwischen einem Festkörper und der Gasphase ablaufen, müssen die gebildeten Produkte am Ende von der Oberfläche des Festkörpers desorbieren. Dies ist zum Beispiel beim Abgaskatalysator eines Autos der Fall.

Einer Gruppe von Wissenschaftlern um Professor Joost Wintterlin von der LMU, Professor Sebastian Günther von der TUM und Dr. Andrea Locatelli vom Syncrotron Elettra in Triest ist es erstmals gelungen, einen solchen Desorptionsvorgang mikroskopisch sichtbar zu machen. Ihre Ergebnisse erklären, warum bisherige Berechnungen von Desorptionsraten häufig fehlerhaft sind. Darüber berichten sie aktuell in der Fachzeitschrift Nature Communications.

Bei der heterogenen Katalyse werden Moleküle durch eine chemische Reaktion auf der Oberfläche eines Metalls, eines Oxids oder eines anderen Festkörpers gebildet und verlassen dann die Oberfläche. Bisher galt dieser letzte Schritt, im Gegensatz zu den komplizierten anderen Oberflächenprozessen, als relativ einfach.

Die Moleküle nehmen demnach thermische Energie vom Festkörper auf und desorbieren, sobald diese Energie die Bindungsenergie an die Oberfläche übersteigt, in einem rein statistischen Prozess, der nur von der Anzahl der Moleküle abhängt. „In einer Vielzahl von Fällen stimmen die nach diesem Modell berechneten Desorptionsraten aber nicht mit den gemessenen überein“, sagt Joost Wintterlin.

Darstellung im Nanometerbereich

Günther, Wintterlin und ihre Kollegen konnten mit ihren Untersuchungen nun zeigen, dass die räumliche Verteilung der Moleküle bei der Desorption wichtig ist. Für ihre Experimente nutzte das Forscherteam ein sogenanntes LEEM (LEEM steht für „low energy electron microscopy“), mit dem Oberflächen mit einer Auflösung im Nanometerbereich abgebildet werden können.

Das LEEM funktioniert ähnlich wie ein normales Elektronenmikroskop, nur werden die energiereichen Elektronen, kurz bevor sie auf die Probenoberfläche treffen, auf niedrige Energien abgebremst. Mit dieser Mikroskopietechnik gelang es den Forschern, die Desorption von Sauerstoff von einer Silberoberfläche zu verfolgen.

„Es zeigte sich, dass die Sauerstoffschicht bei der Desorption in viele kleine Inseln zerfällt“, sagt Sebastian Günther. Die Atome desorbieren ausschließlich von den Rändern dieser Inseln, deren Größenverteilung von der Vorbehandlung des Silberkristalls abhängt. „Solche Effekte erklären die scheinbar unverständliche Desorptionsrate. Sie spielen vermutlich auch bei vielen anderen Desorptionsprozessen von Oberflächen eine Rolle und könnten unsere Vorstellungen von den Vorgängen auf Katalysatoroberflächen verändern“, sagt Günther.

Publikation:
Sebastian Günther, Tevfik Onur Menteş, Miguel Angel Niño, Andrea Locatelli, Sebastian Böcklein, Joost Wintterlin
Desorption kinetics from a surface derived from direct imaging of the adsorbate layer
In: Nature Communications Mai 2014, doi:10.1038/ncomms4853

Weitere Informationen:

http://physchem.cup.uni-muenchen.de/wintterlin/index.php?id=4

Luise Dirscherl | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Solar Orbiter: Generalprobe für das Doppelteleskop PHI
22.01.2020 | Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung

nachricht Das Salz des Kometen
21.01.2020 | Universität Bern

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: New roles found for Huntington's disease protein

Crucial role in synapse formation could be new avenue toward treatment

A Duke University research team has identified a new function of a gene called huntingtin, a mutation of which underlies the progressive neurodegenerative...

Im Focus: A new look at 'strange metals'

For years, a new synthesis method has been developed at TU Wien (Vienna) to unlock the secrets of "strange metals". Now a breakthrough has been achieved. The results have been published in "Science".

Superconductors allow electrical current to flow without any resistance - but only below a certain critical temperature. Many materials have to be cooled down...

Im Focus: DKMS-Studie zum Erfolg von Stammzelltransplantationen

Den möglichen Einfluss von Killerzell-Immunoglobulin-ähnlichen Rezeptoren (KIR) auf den Erfolg von Stammzelltransplantationen hat jetzt ein interdisziplinäres Forscherteam der DKMS untersucht. Das Ergebnis: Bei 2222 Patient-Spender-Paaren mit bestimmten KIR-HLA-Kombinationen konnten die Wissenschaftler keine signifikanten Auswirkungen feststellen. Jetzt wollen die Forscher weitere KIR-HLA-Kombinationen in den Blick nehmen – denn dieser Forschungsansatz könnte künftig Leben retten.

Die DKMS ist bekannt als Stammzellspenderdatei, die zum Ziel hat, Blutkrebspatienten eine zweite Chance auf Leben zu ermöglichen. Auch auf der...

Im Focus: Gendefekt bei Zellbaustein Aktin sorgt für massive Entwicklungsstörungen

Europäische Union fördert Forschungsprojekt „PredActin“ mit 1,2 Millionen Euro

Aktin ist ein wichtiges Strukturprotein in unserem Körper. Als Hauptbestandteil des Zellgerüstes sorgt es etwa dafür, dass unsere Zellen eine stabile Form...

Im Focus: Programmable nests for cells

KIT researchers develop novel composites of DNA, silica particles, and carbon nanotubes -- Properties can be tailored to various applications

Using DNA, smallest silica particles, and carbon nanotubes, researchers of Karlsruhe Institute of Technology (KIT) developed novel programmable materials....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Tagung befasst sich mit der Zukunft der Mobilität

22.01.2020 | Veranstaltungen

ENERGIE – Wende. Wandel. Wissen.

22.01.2020 | Veranstaltungen

KIT im Rathaus: Städte und Wetterextreme

21.01.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Lass uns eine Zelle bauen

22.01.2020 | Biowissenschaften Chemie

Messtechnische Unterstützung für chirurgische Eingriffe

22.01.2020 | Medizintechnik

Naturstoffe gegen Fibrose und diastolische Herzschwäche entdeckt

22.01.2020 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics