Oberflächendynamik auf der Nanometerskala: Experimente mit Röntgen-Photonen-Korrelationsspektroskopie

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Ultradünne Flüssigkeitsfilme mit Dicken im Nanometerbereich adsorbiert auf festen Substraten sind in vielen Bereichen der Grundlagenforschung und Technik von großem Interesse. Physikalisch handelt es sich bei diesen dünnen Filmen um eine besondere 'Confinement-Situation' der Materie: Es befinden sich nur wenige Flüssigkeitsmoleküle zwischen dem festen Substrat und dem Gasraum. Dies hat Auswirkungen auf die Struktur und die Dynamik der dünnen Filme, die sich deutlich von der Struktur und Dynamik der Volumenflüssigkeiten unterscheiden. Während die Struktur dünner Filme bereits in einigen Arbeiten mit Röntgenstreumethoden untersucht wurde, ist die Dynamik solcher Filme bislang unerforscht. In dem beantragten Forschungsvorhaben soll daher die Oberflächendynamik dünner Alkan-, Alkohol- und Wasserfilme mit Dicken von 5-15 Nanometern mithilfe von Röntgen-Photonen-Korrelationsspektroskopie untersucht werden. Die Oberflächen-XPCS ist eine einzigartige Methodde zur Untersuchung der Dynamik von Oberflächen im Nanometer-Bereich. Sie basiert auf den kohärenten Eigenschaften hochbrillanter Röntgenstrahlung, die von Synchrotronstrahlungsquellen der dritten Generation emittiert wird. Die XPCS- Experimente sollen Informationen übder den Einfluss der beschränkten Geometrie auf das Anregungsspektrum der Oberflächenfluktuationen liefern. Insbesondere soll untersucht werden, inwieweit eine erzwungene Strukturbildung in der Flüssigkeit und die eingeschränkte Geometrie zu einer veränderten Viskosität dünner Filme führen.