Bestimmung von Diffusionslängen im Sub-Nanometer-Bereich mit Neutronenreflektometrie an Isotopen-Multilagen

• Applicant: Professor Dr. Harald Schmidt
• Subject Area: Biomaterials
• Term: from 2007 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 29794361

Die Diffusion der konstituierenden Elemente (Selbstdiffusion) ist ein grundlegender Materietransportprozess in Festkörpern, der eine Reihe für technische Anwendungen wichtige Materialeigenschaften steuert. Mit den momentan etablierten Methoden (radioaktive Tracer, Sekundärionen-Massenspektrometrie, kernmagnetische Resonanz, quasielastische Neutronenstreuung usw.) ist es möglich, Diffusionskoeffizienten in einem Bereich von 1 x 10-9 bis hinunter zu etwa 1 x 10-23 m2/s bei Diffusionslängen > 10 nm zu bestimmen. Viele moderne, insbesondere metastabile und nanoskalige, Materialsysteme erfordern jedoch den experimentellen Nachweis von Diffusionslängen im Sub-Nanometer-Bereich zur Interpretation von kinetischen Prozessen und Materialeigenschaften. Dieses Ziel soll mittels Neutronenreflektometrie an Isotopen- Multilagen erreicht werden. Im Rahmen dieses Projekts soll demonstriert werden, dass es möglich ist Diffusionslängen < 1 nm und Diffusionskoeffizienten im Bereich von 1 x 10-21 bis 1 x 10-26 m2/s mit dieser Methode verlässlich nachzuweisen. Als Modellsysteme sollen amorphe und nanokristalline SiCXNY-Verbindungen verwendet werden, deren Stabilität von der atomaren Beweglichkeit der Konstituenten abhängt.

• DFG Programme: Research Grants