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Atome in Reih und Glied

Sauerstoff in den Kristallgittern sorgt für Unordnung

Von Rainer Scharf

In Reih und Glied angeordnet sind die Atome in der oxydischen Keramik Strontiumtitanat. Das läßt eine Aufnahme erkennen, die mit einem der weltweit leistungsfähigsten Elektronenmikroskope am Max-Planck-Institut für Metallforschung in Stuttgart gewonnen wurde. Das Besondere an dem ungewöhnlichen Bild dieser Kristallstruktur ist, daß man auf ihm sogar die äußerst kleinen Sauerstoffatome erkennen kann, die zwischen den wesentlich größeren Metallatomen liegen. Möglich wurde das unter anderem durch die Verwendung von besonders kurzwelligen Elektronenstrahlen, mit denen sich noch Details von 0,12 Nanometer Größe sichtbar machen lassen. Die Positionen der Atome konnte man sogar auf weniger als ein hundertstel Nanometer genau bestimmen.

Wie die Forscher in der Zeitschrift "Science" (Bd. 302, S. 846) berichten, haben sie mit ihrem Elektronenmikroskop auch die Kornstruktur der Oxydkeramik untersucht. Dort, wo zwei unterschiedlich orientierte Kristallbereiche aneinanderstoßen, bildet sich eine nur wenige Atomlagen dicke Korngrenze aus. In solchen Korngrenzen können sich negativ geladene Sauerstoffionen anreichern, die den Ladungstransport durch den Kristall behindern.

Auf ihren elektronenmikroskopischen Aufnahmen konnten die Wissenschaftler sehen, daß die Korngrenzen eine weitgehend geordnete Struktur aufwiesen, jedoch geringfügig breiter waren, als es Modelle mit starren Kristallgittern hatten erwarten lassen. Allerdings sorgten ein paar Sauerstoffatome für ein wenig Unordnung, da sie sich an einigen Stellen angereichert hatten. Mit dem Stuttgarter Elektronenmikroskop konnte man das erstmals deutlich erkennen. 

Text: Frankfurter Allgemeine Zeitung, 19.11.2003, Nr. 269 / Seite N2

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