Kohärentes mikroskopisches Verständnis der Wechselwirkung von Wasser mit der Calcit(104) Oberfläche

• Antragsteller: Dr. Philipp Rahe
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 508008230

Die Wechselwirkung zwischen Wasser und Mineraloberflächen ist von größter Relevanz auf der planetaren bis zur atomaren Skala. Calcit (CaCO3), die stabilste Modifikation eines der am meisten vorkommenden Mineralien in der Erdkruste, ist von entscheidender Bedeutung in diesem Forschungsfeld, da dieses Material in vielen Prozessen, wie zum Beispiel dem geologischen Kohlenstoffzyklus oder der Biomineralisation in lebenden Organismen, involviert ist. Das Ziel dieses Projektes ist die Bestimmung der mikroskopischen Eigenschaften von Wasser auf der Calcit(104) Oberfläche ausgehend von einer grundlegenden Perspektive. Insbesondere steht die Adsorptionsgeometrie einzelner Wassermoleküle, der Einfluss der Oberflächenrekonstruktion von Calcit(104) auf die Wasseradsorption, die Wasser-Oberflächen und Wasser-Wasserwechselwirkungen bei verschiedener Bedeckung, sowie die Antwort der Calcit(104) Oberfläche auf die Wasseradsorption im Fokus dieses Projektes. Experimente mit hochaufgelöster Nichtkontaktrasterkraftmikroskopie bei 5K mit funktionalisierten Spitzen werden durchgeführt um die Oberflächenstruktur zu erfassen, die Wasseranordnung abzubilden, und um Wechselwirkungskräfte mit submolekularer Auflösung zu messen. Eine Untersuchung der elektronischen Eigenschaften dieses Wasser/Calcit(104) Systems wird mit fortgeschrittenen Varianten der Rasterkraftmikroskopie durchgeführt. Schlussendlich hat dieses Projekt das Ziel, ein kohärentes Verständnis der Wasseradsorption auf Calcit(104) zur Verfügung zu stellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Finnland
• Kooperationspartner: Professor Dr. Adam Stuart Foster