Wasserstoff auf und in niederdimensionalen Systemen: Ortsaufgelöste Untersuchungen struktureller Veränderungen

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Das Forschungsgebiet Wasserstoff in Metallen ist sowohl für praktische Anwendungen als auch für die physikalische Grundlagenforschung von besonderer Bedeutung. Einerseits ist Wasserstoff in Metallen oft unerfreulich, bedeutet es doch eine Anhäufung von Gitterdefekten, Verformung des Materials und eine als Wasserstoffbrüchigkeit gefürchtete Versprödung. Andererseits werden im Zusammenhang damit, dass Wasserstoff als ein wesentlicher Energieträger der Zukunft diskutiert wird, Metallhydride als mögliche Speichermaterialien für den Wasserstoff angesehen. So haben die Nickelmetallhydrid-Akkumulatoren die Serienreife erreicht und werden mittlerweile von vielen Herstellern als Batterien angeboten. Darüberhinaus stellen Metall-Wasserstoff-Systeme für die Festkörperforschung allgemein interessante Modelle dar, bei deren übersichtlichem Aufbau sich die Zusammenhänge zwischen Struktur und Eigenschaften noch verhältnismäßig leicht aufklären lassen. Zahlreiche Metallhydride zeigen deutliche Änderungen ihrer elektronischen (und magnetischen) Eigenschaften bei Änderung ihres Wasserstoffgehaltes. Es ist z.B. mit Hilfe von Wasserstoff möglich, einen Metall-Halbleiter-Übergang in Yttriumschichten reversibel zu schalten und damit schaltbare Spiegel zu realisieren. Für Anwendungen werden die Strukturen immer weiter verkleinert, so dass mesoskopische und nanoskalige Systeme zunehmend genutzt werden. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, das Verhalten von Wasserstoff auf und in metallischen niederdimensionalen Systemen auf atomarer Skala ortsaufgelöst zu untersuchen. Als Metallklasse sollen Selten-Erd-Metalle dienen.