Grenzflächenspannungen in nanostrukturierten Materialien

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Die Grenzflächenenergie und Grenzflächenspannung sind die beiden relevanten statischen Zustandsgrößen, welche zusätzlich zu den für das Volumen charakteristischen Zustandsvariablen Druck, Temperatur und chemisches Potential bekannt sein müssen, um die Natur nanostrukturierter Materialien verstehen zu können. Die Grenzflächenspannung - eine elastische Flächenspannung - ist im Gegensatz zur skalaren Grenzflächenenergie eine tensorielle Größe, die multipliziert mit der tangentiellen Grenzflächendehnung angibt, wieviel Arbeit aufzubringen ist, um eine Grenzfläche vorgegebener Grenzflächen-Fläche elastisch zu dehnen. Während für Grenzflächenenergien eine breite experimentelle Datenbasis existiert, auch im Hinblick auf deren Temperatur- und Konzentrationsabhängigkeit, sind belastbare quantitative experimentelle Resultate für Grenzflächenspannungen bisher kaum verfügbar. Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist es, auf experimentellem Wege die elastischen Flächenspannungen von Korngrenzen quantitativ zu erfassen. Ein zweiter Schwerpunkt dieses Projektes konzentriert sich darauf, die Oberflächenspannung von quasi-isolierten oder auf Substraten aufgebrachten nanoskaligen Metalloxid-Partikeln in Abhängigkeit des Grades der Oberflächenreduktion und der Adsorption von molekularen Spezies zu bestimmen.