Reaktivität von Mineraloberflächen: Die Wechselwirkung organischer Moleküle mit Mineraloberflächen

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Die Reaktivität von Mineraloberflächen kontrolliert in vielen geochemisch und industriell wichtigen Prozessen die Reaktionsrate von Fluid/Mineral Wechselwirkungen. Kristallisations- und Auflösungsprozesse sind komplexe Vorgänge, deren individuelle Mechanismen nur lückenhaft bekannt sind. In diesem Vorhaben soll an einer isotypen Mineralreihe (Baryt/Cölestin/Anglesit) das Kristallisationsverhalten bei Anwesenheit organischer Additive (Inhibitoren) erstmals systematisch mikroskopisch und makroskopisch untersucht werden. Die dafür prädestinierte Methode ist die Rasterkraftmikroskopie (RKM) mit der Möglichkeit, das Kristallwachstum im atomaren Maßstab in situ zu beobachten, in Kombination mit makroskopischen Wachstumsexperimenten. Die ausgewählten Additive weisen eine unterschiedliche Anzahl von Phosphonatgruppen auf und haben bereits bei sehr geringer Konzentration (ca. 10-6) einen signifikanten Einfluß auf die Kristallisation und Auflösung der isotypen Sulfatminerale. Die in situ RKM Experimente werden von makroskopischen Experimenten begleitet. Die experimentellen Ergebnisse werden mit Computersimulationen ("molecular modelling") kombiniert, die auf ionischen Potentialen basieren. Es soll durch diese Vorgehensweise eine grundlegende Modellvorstellung über den Adsorptions-Desorptionsmechanismus organischer Moleküle im Hinblick auf Kristallwachstum an Mineraloberflächen entwickelt werden.