Untersuchung der Oberflächenstruktur von wässrigen Lösungen anorganischer Salze mit Ionenstreuspektroskopie

• Antragsteller: Professor Dr. Harald Morgner
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 35655372

Oberflächen wässriger Lösungen von anorganischen Salzen haben in den letzten Jahren große Beachtung gefunden, da in Computersimulationen ungewöhnliche Konzentrationstiefenprofile gefunden wurden. Lange Zeit war angenommen worden, dass anorganische Ionen an Oberflächen wässriger Lösungen verarmt sind. Die thermodynamische Behandlung (Oberflächenspannung/Gibbs-Gleichung) zeigt zwar eindeutig, dass der Oberflächenüberschuss negativ ist. Bei dieser Größe handelt es sich jedoch um eine integrale Größe, die den oberflächennahen Bereich, nicht jedoch die für die Chemie wichtige äußerste Lage beschreibt. Wir wollen mit der Methode Neutral Impact Collision Ion Scattering Spectroscopy (NICISS) Oberflächen wässriger Lösungen untersuchen. NICISS ist eine experimentelle Methode, mit der Konzentrationstiefenprofile an Oberflächen von Flüssigkeiten bestimmt werden können. Die Methode wird im Vakuum durchgeführt und benutzt den Energieverlust von Heliumprojektilen in Materie, um die Tiefeninformation zu gewinnen. Bei wässrigen Oberflächen kann der Energieverlust in der Gasphase nicht vernachlässigt werden. Durch einen speziellen Versuchsaufbau können wässrige Lösungen im Vakuum erzeugt und Konzentrationstiefenprofile mit NICISS quantitativ bestimmt werden. Neben Wasser werden auch andere Lösungsmittel verwendet, um zu prüfen, ob die Eigenschaften von Wasser für die Adsorption anorganischer Ionen an Oberflächen eine besondere Rolle spielen. Die Struktur wässriger Lösungen anorganischer Salze spielt insbesondere für die Chemie der Atmosphäre eine wichtige Rolle. Die Aufnahme von Gasen und Oberflächenreaktionen hängen von der Zusammensetzung und Struktur der Oberfläche von Tropfen und Aerosolen ab.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen