Einfluss von Ionen und ihrer Solvatation auf die Struktur von Wasser auf Metalloberflächen

Um elektrochemische Prozesse in der Nähe von fest-flüssig-Grenzflächen besser zu verstehen, ist es unabdingbar, den Einfluss von Ionen und ihrer Solvatation auf die Struktur von Wasser in der Nähe von Metalloberflächen zu untersuchen. Daraus gewonnene Erkenntnisse können sowohl in der Elektrokatalyse von Bedeutung sein, als auch zum Verständnis von Solvatation in der Nähe von Elektroden beitragen. Nichtsdestotrotz gibt es kaum experimentelle Erkenntnisse über Solvatation auf atomarer Ebene.

Um diese Fragestellung anzugehen, untersuchen wir die Struktur und die Dynamik von Wasser und von Ionen auf atomarer Ebene mittels eines kommerziellen STM 150 Aarhus der Firma SPECS. Dieses STM ist in der Lage etwa 3 Bilder pro Minute bei Probentemperaturen zwischen 105 K und 350 K aufzunehmen.
Dabei verwenden wir als Modell für Wasser in der Flüssigphase amorphes Eis mit seiner ungeordneten Struktur. Als Modell für Wasser in der Nähe von Elektroden dient geordnetes kristallines Eis. Ausgehend von ihren Eigenschaft zu einfach geladenen Ionen auf einer Metalloberfläche zu ionisieren, dienen in diesem Projekt Alkalimetalle als Prototypen für positiv geladene Ionen auf Metalloberflächen. Als negative Ionen werden Chloridionen oder Sulfationen auf Metalloberflächen untersucht. Mithilfe dieser positiv und negativ geladenen Ionen unterschiedlicher Größe, kann in Kombination mit amorphen und kristallinem Eis sowohl auf deren Solvatation geschlossen werden, als auch auf ihren Einfluss auf die Struktur von Wasser in der Nähe der fest-flüssig-Grenzfläche.

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