Experimental study of diffusion of elements in lower dimensions and in defective crystals and applications to petrological problems

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Mittlerweile existiert eine große Datenbasis für Volumendiffusionskoeffizienten in Mineralen und mit Hilfe von etablierten experimentellen Methoden wächst diese kontinuierlich an. Allerdings ist die Situation für die Diffusion in niedrigen Dimensionen, z.B. entlang von Korngrenzen, Subkorngrenzen, Versetzungen, Zwillingsebenen und Oberflächen, ganz anders. Für die Anwendung der Daten auf natürliche Systeme besteht immer der Einwand, inwiefern sich die Diffusionsraten bei defektreichen Kristallen ändern, im Vergleich zu Kristallen in Edelsteinqualität, die für die experimentelle Bestimmung i.A. benutzt werden. In diesem Zusammenhang ist die Wechselwirkung zwischen mobilen Defekten (Versetzungen, Korngrenzen etc.) und Diffusion von Interesse, insbesondere bei Prozessen mit sich verändernden Grenzflächen wie z.B. Lösungsprozessen oder Deformation. Die Möglichkeit der Herstellung sehr gut definierter silikatischer Dünnschichten (im nm-Bereich), der chemischen Analyse auf der nm-Skala mittels SIMS, RBS oder ATEM und der detaillierten strukturellen Analyse mittels TEM ermöglicht es nun, diese Themenbereiche quantitativ zu bearbeiten. Es wird in diesem Projekt beabsichtigt, all diese Methoden einzusetzen, um systematisch die Diffusion in defektreichen Kristallen zu studieren. Die Ergebnisse sollen über die grundlegende Physik der Interaktion zwischen Defekten und Materie in Silikaten aufklären - insbesondere wie Wechselwirkungen auf der mesoskopischen Skala Prozesse auf der makroskopischen Skala, wie chemische Reaktivität und Deformation beschleunigen oder behindern.