Warum Oberflächen

Im Jahr 2007 erhielt Ger­hard Ertl den Nobel­preis für Chemie für seine Studien von chemischen Verfahren auf festen Ober­flächen. Mit dieser Grafik wur­de damals die Wich­tig­keit von Ober­flä­chen­vorgängen zu­sam­mengefasst.

Wenn etwas eine Funktion hat, dann haben oft Ober­flächen­vorgänge etwas damit zu tun. Dies sind beispielsweise die Katalyse zur Produktion (rechts) und zur Ent­sor­gung (links) und die Halbleiter­pro­duk­tion (halb rechts).

Leider sind Ober­flächen auch daran beteiligt, wenn etwas kaputt geht, bei­spiels­weise die Ozonschicht (halb links) oder durch Korrosion (mittig).

Oberflächenvorgänge sind von extremer Wichtigkeit, aber immer noch wenig ver­standen. Der materialwissenschaftliche Schwerpunkt des Campus Koblenz gehen viele dieser Fragen an.

Jede Oberfläche ist etwas besonderes, denn sie trennt das Innen vom Außen und ver­bindet diese beiden Bereiche miteinander. Für die gezielte Untersuchung von Ober­flächen und deren speziellen Aufbauvorgängen – z.B. Beschichtung - und Ab­bau­vorgängen – z.B. Korrosion - ist es nötig die Umgebung zu kontrollieren. Am ein­fach­sten ist dies, indem man sie entfernt, also ein Vakuum erzeugt.

Um diese Aufgabe etwas anschaulicher zu machen: Ein Würfel mit der Kanten­länge ein Zentimeter hat ein Volumen von einem Milliliter. Ist dieser mit Luft gefüllt, be­fin­den sich in diesem mehr als zehn Milliarden Milliarden Teilchen (1019). Die Ober­fläche einer Wandfläche des Würfels (ein Quadratzentimeter ist eine typische Pro­ben­größe) besitzt nur etwa eine Million Milliarden Teil­chen (1015). Die Um­gebung ist also in der „Überzahl“ und bestimmt somit das Verhalten des Systems. Pumpt man nun solange die „Luft“ aus dem Würfel, bis das Ultra­hoch­vakuum er­reicht ist, befinden sich nur noch etwa eine Million Teilchen (106) im Würfel, die Teilchen an der Oberfläche sind nun deutlich in der „Überzahl“ – eine Analyse der Ober­fläche ist nun möglich.

Infrastruktur

M015 UHV Labor
Das neue Labor M015 ist der Oberflächenforschung gewidmet. Drei Vakuumkammern bieten Möglichkeiten zur Aufbringung einer Vielzahl von Materialien auf Oberflächen und zahlreiche Analyseoptionen. Eine Kammer dient hauptsächlich der Untersuchung der Effekte der nichtlinearen Oberflächenreaktionen. Die zweite Kammer ist eine vollautomatisierte Vakuumkammer, in der zurzeit die Wechselwirkung zwischen Kunststoffen und thermischer Wasserstoffatome untersucht wird. Die dritte Kammer wurde errichtet, um experimentelle Versuche im Rahmen der Beschichtung mit diamantähnlichen Kohlenstoffen auf Kunststoffen zu ermöglichen. Hier werden die ablaufenden Prozesse während der Beschichtung erforscht.
G504
Das AFM (Omicron UHVSTM-#27) steht in Raum G504. Es wurde für unsere mikroskopischen Studien an Materialien im Mikro- und Nanobereich in Bezug auf Rauhheit, Topografie, Glätte, Körnung usw. unter normalen Umweltbedingungen umgebaut.
G411
G411 ist ein Labor für vorbereitende Arbeiten. Eine Forschungsreihe beschäftigt sich mit dem Testen und Verbessern von biobasierten Rostschutzmitteln. Liste von Titeln, Namen, Abstrakt und Veröffentlichungen Des Weiteren liegt unser Augenmerk auf Außerdem Die biobasierte Generation von Metall-Nanopartikeln im Vergleich zu Mikroorganismen zählt ebenfalls zu den schwerpunktmäßig betriebenen Forschungen in diesem Labor.

Projekte