3D-Wasserstoffmikroskopie

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Wasserstoff ist in fast allen Materialien entweder als chemischer Hauptbestandteil oder als Verunreinigung eingebaut, insbesondere auch in mikro- und nanostukturierten Materialien. Eine mikroskopische Analyse der Wasserstoffverteilungen, wie sie für eine detaillierte Modellierung der Materialeigenschaften notwendig ist, ist jedoch schwierig, da alle bisher zur Verfügung stehenden Analysemethoden hinsichtlich der notwendigen Ortsauflösung, ihrer Sensitivität und Quantifizierbarkeit eingeschränkt sind. Unsere neu entwickelte 3D-Wasserstoffmikroskopie am Münchener Protonenmikroskop SNAKE setzt hier neue Maßstäbe. Ziel des Vorhabens ist es, die 3D-Wasserstoff-Mikroskopie weiterzuentwickeln und auf Fragestellungen in Festkörperphysik und Materialwissenschaften anzuwenden, die einer quantitativen, mikroskopischen Analyse der Wasserstoffverteilungen harren. Beispiele für solche Fragestellungen sind: Wie ändert Wasserstoff in Diamant die elektronischen Eigenschaften? Wie wird Graphit durch Wasserstoffeinbau ferromagnetisch? Durch welchen Mechanismus ändert Wasserstoff an inneren Grenzflächen von metallischen Strukturwerkstoffen deren Bruchverhalten? Wie wird Wasserstoff im Plasmawandmaterial von zukünftigen Kernfusionsanlagen eingebaut und wieder freigesetzt? Wie homogen ist der Transport von Wasserstoff durch Elektrolytmembranen von Brennstoffzellen? Wie viel Wasserstoff ist in nominell anhydrierten Mineralien der Erdkruste gespeichert und wie ist er darin verteilt?