Technische Universität Graz
15. 12. 2010 - Wissenschaft
Atomaren Defekten auf der Spur
Eine Wissenschaftergruppe am Institut für Materialphysik der TU Graz erforscht in Kooperation mit Kolleginnen und Kollegen der TU München Defekte in der atomaren Struktur nanokristalli-ner Materialien. Da solche atomaren Fehler die physikalischen Eigenschaften z. B. von Metall und Keramik wesentlich verbessern können, anstatt sie zu verschlechtern, widmen sich die Forschungsteams mit neuen Methodenkombinationen intensiv deren näherer Untersuchung.
Materialien wie Metalle oder Keramiken bestehen makroskopisch betrachtet aus dichtester Materie. Auf Atomebene existieren aber dennoch oft Fehl- bzw. Leerstellen. Solche Defekte sind nicht nur vor-handen, sondern oft sogar erwünscht. Sie können die physikalischen Eigenschaften der Materialien deutlich verbessern, wenn sie gezielt zum Einsatz kommen. Das ist auch der Grund, warum ein For-scherteam vom Institut für Materialphysik an der TU Graz gemeinsam mit einem Team vom For-schungsreaktor FRM II der TU München solchen Phänomenen große Aufmerksamkeit schenkt. Da Defekte in der atomaren Struktur immer mit zusätzlichem Volumen – im Vergleich zu einem ‚perfekten’ Festkörper – einhergehen, ist es möglich, die Konzentration und die kinetischen Prozesse der Defek-te über volumenspezifische, experimentelle Methoden direkt zu studieren. Dies tun die Grazer und Münchner Forscherinnen und Forscher mit Hilfe der Methoden der Dilatometrie (Messung der makroskopischen Längenänderung) und der Positron-Elektron-Zerstrahlung. Im ersten Fall lässt man Defekte durch Temperaturbehandlung wieder ausheilen, im zweiten zerstrahlen Positronen, die Anti-teilchen der Elektronen, mit Elektronen des Materials. Eine genaue Analyse der Zerstrahlung gibt dann detaillierte Auskunft über die atomaren Defekte.
Gemeinsam ist den Wissenschaftlerteams nun mit einer Kombination der beiden Methoden der Nach-weis von Leerstellen in nanokristallinen Metallen, die durch starke plastische Verformung hergestellt wurden, gelungen. Die Leerstellen dürften eine wichtige Rolle für die verbesserten mechanischen Eigenschaften dieser Materialien spielen. Unterstützung erfuhren die Grazer Wissenschaftler dabei auch von einem durch den FWF geförderten nationalen Forschungsnetzwerk (NFN) zu nanokristalli-nen Massivmetallen, an dem auch die Universitäten Wien und Graz, die TU Wien und das Erich Schmid Institut der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in Leoben beteiligt sind.
Rückfragen:
Univ.-Prof. Dr. Roland Würschum
Institut für Materialphysik, TU Graz
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