Mineral/electrolyte interfaces: Measuring the surface concentration of functional groups and absorbed species with nonlinear optical methods

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Mineraloberflächen mit ihren funktionellen Gruppen sowie adsorbierten organischen Molekülen kontrollieren zahlreiche geochemische Prozesse in natürlichen aquatischen Systemen. (Kontrolle des pH-Werts von Böden und Gewässern, Verwitterung von Mineralien, Mobilität toxischer Schwermetalle in Böden usw.) In diesem Projekt soll die Grenzflächenkonzentration der fundamental wichtigen OH Gruppen in Silikaten als Funktion der Umgebungsbedingungen (pH-Wert, Temperatur, Ionenstärke) gemessen werden. Ebenso soll die Konzentration und Orientierung adsorbierter organischer Carbonsäuren bestimmt werden. Durch optische Frequenzverdopplung und Summenfrequenzerzeugung können erstmals grenzflächenspezifische, quantitative in-situ Untersuchungen an ausgewählten Kristallflächen erfolgen (keine Mitteilung über zahlreiche verschiedene Flächen wie bei der Titration einer Suspension). Damit soll der Zusammenhang zwischen der Struktur bestimmter Oberflächen und ihrer Reaktivität aufgeklärt werden. Durch die Kombination der Erfahrung einer mineralogischen Arbeitsgruppe mit der grenzflächenanalytischen Erfahrung einer physikalischen Gruppe soll eine neue Methode für die geochemische Forschung bereitgestellt werden.