Der Physiker Michael Leitner beobachtet Diffusion innerhalb von Festkörpern
Selbstbewusst war Michael Leitner schon immer. Gern erzählt seine Mutter die Anekdote aus der ersten Klasse Volksschule, als die Lehrerin fragte, wer denn schon zählen könne, woraufhin der sechsjährige Michael erwiderte: "Wenn Sie wollen, zähle ich bis 1000."
Jetzt ist Leitner 27, arbeitet an seiner Dissertation an der Fakultät für Physik der Uni Wien, deren Abschluss er mit einer Promotion sub auspiciis krönen will - und hat mit der Veröffentlichung eines bahnbrechenden Experiments in der Fachzeitschrift Nature Materials für Aufsehen gesorgt.
Mit einer neuen Methode haben er und seine Kollegen von der Forschungsgruppe "Dynamik kondensierter Systeme" erstmals Atome dabei beobachtet, wie sie innerhalb eines Festkörpers ihren Platz wechseln. Denn Diffusion, also die Vermischung von Teilchen verschiedener Stoffe, findet nicht nur bei Flüssigkeiten und Gasen statt, sondern auch in Festkörpern. So wechseln etwa in einem Goldring bei einer Temperatur von etwa 100 Grad eine Milliarde Atome pro Sekunde ihre Position.
"Seit 20 Jahren werden in unserer Gruppe verschiedene Methoden eingesetzt, um diese Bewegungen direkt zu verfolgen", sagt Leitner. "Diese sind jedoch auf einzelne Elemente beschränkt." Bis auf einer Konferenz zufällig die Idee entstand, spezielle Röntgenstrahlen zu verwenden. "Niemand hat daran geglaubt, dass die Intensität der Strahlen ausreicht", schildert Leitner. Er ließ sich nicht beirren - und hatte seinen Geistesblitz, indem er eine Probe fand, die für einen Test geeignet war: eine Kupfer-Gold-Legierung.
Für die Durchführung des vom Wissenschaftsfonds FWF unterstützten Projekts begaben sich die Forscher zum europäischen Elektronen-Synchrotron ESRF in Grenoble, dessen extrem intensive Strahlen derzeit weltweit nur in drei Anlagen produziert werden können. Mithilfe von Filtern wurden die Strahlen "kohärent", also ähnlich einem Laser, gemacht. Wird diese Strahlung an einem Kristallgitter gestreut, lassen sich die Atom-Sprünge innerhalb des Gitters anhand der Veränderung des Röntgenlichts beobachten.
Die Analyse der inneren Unruhe der Atome ist vor allem für die Erforschung der Alterungsprozesse von metallischen Werkstoffen von Bedeutung, deren Festigkeit von der richtigen Verteilung der Atome abhängt. "In Zukunft wird sich die Qualität der Röntgenstrahlen noch erheblich verbessern", sagt Leitner. Er hofft, künftig auch den europäischen Röntgenlaser XFEL, der seit einem Jahr in Hamburg gebaut wird, nutzen zu können.
Deshalb strebt er eine Stelle an einer deutsche Forschungseinrichtung an. Mit einem Auslandsaufenthalt könne man zeigen, "dass man sich seine Sporen selbst verdient", ist der zielstrebige Physiker überzeugt. In ungefähr zehn Jahren sieht sich Leitner, der mit einer Mathematikerin verheiratet ist, als experimentierfreudigen Professor. Ihm ist auch nach seinem Erfolg klar: "Ein ,one trick pony' zu sein reicht nicht aus." Aber er hat ja noch Zeit für weitere Sprünge - atomar wie karrieretechnisch. (Karin Krichmayr/DER STANDARD, Printausgabe, 25.11.2009)
