JKU Linz maß diese feste Phase erstmals bei Gallium.
Gallium, ein weiches, silberfarbenes Metall, ist ein seltenes Element. In der Natur kommt es meist gebunden in andere Metalle vor; der Mensch verwendet es zur Herstellung von Leuchtdioden. Wissenschaftler interessiert es vor allem wegen seiner Wandlungsfähigkeit: Denn obwohl es üblicherweise flüssig ist, kann es im Nanobereich auch feste Form annehmen.
Abhängen kann dies zum Beispiel von der Oberfläche des Materials, mit dem die Nanopartikel in Kontakt kommen. Forscher der Johannes-Kepler-Uni (JKU) Linz haben dieses Phänomen mit Partnern aus Italien, den USA und Australien nun untersucht. Sie fanden heraus, dass Gallium-Nanopartikel auf einer Kristalloberfläche selbst bei einem Überschreiten der Schmelztemperatur um mehrere Hundert Grad immer noch teilweise fest bleiben.
„Die Atomschicht einer Flüssigkeit, die direkt an die Wand des Behälters (z. B. eines Bechers, Anm.) grenzt, kann man eigentlich immer als fest betrachten, da jedes Atom dort seinen fixen Platz hat“, erklärt Kurt Hingerl, Leiter des JKU-Zentrums für Oberflächen- und Nanoanalytik. „In unseren Experimenten ist es nun aber erstmals gelungen, eine feste Phase zu erzeugen, die groß genug ist, um sie messen zu können – und das bei einer Temperatur, bei der das Material schon längst flüssig sein sollte.“
Für Katalysatoren relevant
Der experimentelle Nachweis, dass die Oberflächenbeschaffenheit solche Phasenübergänge beeinflusst, könnte bald auch Anwendung finden. „Es handelt sich um eine neue Methode, eine feste Phase über einen großen Temperaturbereich zu stabilisieren – ohne dabei die chemische Zusammensetzung des Materials zu ändern“, so Hingerl. Das könnte etwa für die Entwicklung neuartiger Katalysatoren bedeutend sein. (APA)
(Print-Ausgabe, 20.08.2016)