Solid state reactions, interfaces, and stress in core-shell nanostructures

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Es ist beabsichtigt, das Zusammenspiel von Diffusion und Festkörperreaktion mit elastischen Spannungen in Nanostrukturen mit sehr großer Grenzflächenkrümmung zu untersuchen. Dabei kommt die Atomsondentomographie als bevorzugte Methode zum Einsatz, welche dreidimensionale chemische Informationen in höchster Auflösung liefert. Aufgrund ihrer sehr kleinen Krümmungsradien stellen die untersuchten Proben ideale Modelle für Nanokugeln und Core/Shell-Nanopartikel dar, ein Forschungsfeld, das zurzeit intensiv erforscht wird. Als einen entscheidenden Vorteil besitzen die spitzenförmigen Atomsondenproben jedoch im Vergleich zu herkömmlichen Nanopartikeln eine weit besser kontrollierte Geometrie. Vor kurzem wurde von uns eine Theorie entwickelt, die den Reaktionsverlauf in Core/Shell- Nanostrukturen beschreibt. Der atomare Transport wurde im Detail berechnet. Wir konnten vorhersagen, dass die Reaktionsgeschwindigkeit in sehr kleinen Nanopartikeln von wenigen 10 nm Durchmesser wesentlich bestimmt wird durch den Zusammenhang von Leerstellendichte und elastischer Spannung. In dem vorgeschlagenen Projekt sollen jetzt die erforderlichen Experimente zum Test dieser Theorie durchgeführt werden.