Diffusion von Wasser auf Isolatoroberflächen
Rebecca Scholz
Das Verständnis elementarer Mechanismen von Oberflächenprozessen ist von technologischer Bedeutung. Unter anderem sind die Lösungseigenschaften von Wasser, das am meisten verwendete Lösungsmittel, von großem Interesse. Die Oberflächenprozesse auf Isolatoren sind in der Katalyse, in elektronischen Schaltern oder in Nanotechnologien relevant. Das Projekt ist eine mit der GIF geförderte Kollaboration zwischen der Gruppe von Gil Alexandrowicz (Technion, Haifa) und der Gruppe von Karina Morgenstern (PC I, RUB). Dabei sollen auf atomarer Ebene die dynamischen Eigenschaften von Wasser auf Isolatoroberflächen mit zwei unterschiedlichen Methoden, der Helium-Spin-Echo Spektroskopie (HSE) und der Tieftemperatur-Rastertunnelmikroskopie (TT-STM), untersucht werden. Ungefähr um 12 Größenordnungen unterscheidet sich die Zeitskala dieser beiden Methoden, so dass die Wasserdynamik in einem weiten Temperaturbereich gemessen werden kann. Als Isolatoroberfläche sollen NaCl (siehe Abbildung 1) und ein Oxid untersucht werden, wobei erste Ergebnisse zur Diffusion von Wasser auf NaCl mit STM bereits vorliegen. Die Diffusion von Wasser auf NaCl ist ab einer Temperatur von ungefähr 45 K zu erkennen und lässt sich mit dem Arrhenius-Gesetz berechnen. [1]
Abbildung 1: STM Aufnahme von D2O/NaCl(100)/Ag(111). Auf der NaCl-Insel sind D2O-Monomere zu erkennen. Ein Moiré-Übergitter ist als Überlagerungseffekt des NaCl-Insel-Gitters und des Oberflächengitters zu erkennen (U = 502 mV, I = 30 pA, T = 5 K) [1].
[1] C. Bertram, Kinetik und Clusterbildung von Wasser auf Metallen und einem Isolator, Masterarbeit Leibniz Universität Hannover (2012)
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