Wissenschaftlicher Erfolg einer Physiker-Kooperation zwischen Universität Wien und Technischer Universität Wien
10. Juni 2005Wien als Zentrum der Erforschung von Oxidoberflächen Das renommierte Magazin Science berichtet in seiner Juni-Ausgabe über PhysikerInnen der Universität Wien und der Technischen Universität Wien, die gemeinsam die seit langem gesuchte Struktur des ultradünnen Aluminiumoxids aufgeklärt haben, das sich bei der Oxidation einer Legierungsoberfläche von Nickel-Aluminium ausbildet. Diese Legierungen werden beispielsweise für den Flugzeugbau verwendet und haben damit große Relevanz für neue Technologien.
Die Forschergruppe der Universität Wien leitete Univ.-Prof. Dr. Georg Kresse vom Institut für Materialphysik. Den WissenschafterInnen der Technischen Universität Wien standen die Physiker Univ.-Prof. Dr. Michael Schmid und Univ.-Prof. Dr. Peter Varga vom Institut für Allgemeine Physik vor. Die beiden Wissenschaftergruppen sind seit einigen Jahren führend bei der Erforschung ultradünner Oxidschichten auf Metallen. Von ihnen wurde eine neue Klasse von Oxiden entdeckt, die nur als extrem dünne Schichten auf Metalloberflächen vorkommen und ein Zwischenstadium zwischen einzelnen auf dem Metall gebundenen Sauerstoffatomen und den seit langem bekannten dickeren Oxiden darstellen. Diese Oberflächenoxide bestehen nur aus wenigen Atomlagen, oft sogar nur aus einer Schicht von Atomen.
In einer neuen Arbeit wurde nun die Struktur des ultradünnen Aluminiumoxids geklärt, das sich bei der Oxidation einer Legierungsoberfläche von Nickel-Aluminium ausbildet. Diese NiAl-Oberfläche war seit langem dafür bekannt, dass sich darauf eine geschlossene, gut geordnete Oxidschicht mit einer Dicke von nur 0,5 Nanometer Dicke ausbildet (Anm.: ein Nanometer ist ein Millionstel Millimeter). Diese Oxidstruktur wird unter anderem für die Katalysatorforschung verwendet, allerdings waren trotz intensiver Bemühungen zahlreicher Arbeitsgruppen ihre Struktur und damit die Eigenschaften dieses Oxids unbekannt.
Der Schlüssel zum Erfolg lag dabei in der intensiven Zusammenarbeit zwischen den beiden Forschungsgruppen. Theoretische Vorarbeiten gaben Aufschluss darüber, aus welchen Bildungseinheiten das Oxid besteht, und die Anordnung dieser Einheiten wurde dann experimentell durch die Abbildung aller Sauerstoffatome in der Oberfläche bestimmt.
Die gefundene Struktur ist die bei weitem komplexeste aller bekannten Strukturen von Oxidoberflächen. Es gibt klare Hinweise, dass reine Aluminiumoxid-Oberflächen, die ein wichtiger Bestandteil von vielen industriellen Katalysatoren sind, nach demselben Muster aufgebaut sind.
Rückfragehinweis:
Mag. Alexandra Frey
Öffentlichkeitsarbeit und Veranstaltungsmanagement
Universität Wien
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