Verformungen auf atomarer Ebene sichtbar machen

8. Februar 2009, 21:22
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Leobener Forscher beobachteten Dehnung eines Aluminiumkristalls

Graz - Forscher der Montanuniversität Leoben konnten erstmals einen Aluminiumkristall um 150 Prozent dehnen - und dabei zusehen. Die Experten versuchen, Verformungsprozesse und Eigenschaften von Materialien, die beispielsweise in der Mikroelektronik zum Einsatz kommen, besser zu verstehen. An den Experimenten in Leoben und Toulouse (Frankreich) waren Forscher vom Leobener Erich Schmid-Institut für Materialwissenschaft (ESI), aus Frankreich, Korea und Deutschland beteiligt.

Versetzungen

Wer versucht, eine Büroklammer wieder gerade zu biegen, der löst im Inneren der Klammer eine Kettenreaktion aus, die sich die Leobener Forscher in ihrer atomaren Dimension ansehen können: Es entstehen sogenannte Versetzungen. "Grundsätzlich sind Versetzungen Fehler in der kristallinen Gitterstruktur, aber ohne sie könnte man zum Beispiel ein Metall nicht verbiegen", erklärt ESI-Leiter Gerhard Dehm. Wichtig werden diese "Defekte", wenn die Dimensionen immer kleiner werden. Dann kann es nämlich sein, dass die Materialien ganz anders reagieren: Metalle werden fest wie Keramiken und lassen sich in einigen Fällen fast wie Gummi bis zu hohen Dehnungen verformen.

Die Forscher am ESI erkunden, wie die mechanischen Eigenschaften von Materialien durch ihren Aufbau beeinflusst werden und machen diese Verformungen auf atomarer Ebene sichtbar. Zum anderen werden Methoden entwickelt, mit denen die Eigenschaften von Materialien, die von vornherein in kleinen Dimensionen vorliegen, überhaupt untersucht werden können. Die Durchmesser der Materialien sind durchschnittlich um den Faktor 50 kleiner als jener eines menschlichen Haars.

Jüngster Versuch

Für den jüngsten Versuch wurde ein Aluminium-Einkristall in der Größe von 500 Nanometer (d.h. mehr als 100 mal dünner als ein menschliches Haar; ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter) hergestellt und verformt. Über das Transmissionselektronenmikroskop konnte beobachtet werden, was dabei passiert. Interessant sind die Erkenntnisse für die Industrie, die sich mit miniaturisierten Bauelementen beschäftigt. "Das reicht vom Sensor für die Auslösung des Airbags in Automobilien bis zu den biegsamen Monitoren", erklärte der Professor für Materialphysik der Montanuni. (APA)

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