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Europäisches Forscherteam beobachtet erstmals Korrosionsprozess auf atomarer Ebene
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Strukturmodell einer korrosionsinduzierten, goldreichen, drei Atomlagen dicken Passivierungsschicht auf Cu3Au, die das Material zunächst vor weiterem Auslösen von Kupfer-Atomen schützt. Die Goldatome sind als gelbe und die Kupferatome als rote Kugeln dargestellt. Korrosion ist ein alltäglicher Prozess, der auch nicht vor der Minerva, der Ikone der Max-Planck-Gesellschaft, halt macht.
Bild: Max-Planck-Institut für Metallforschung
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Die Korrosion technisch relevanter Legierungen wie Edelstahl verursacht jedes Jahr weltweit einen wirtschaftlichen Schaden von etwa 3 Prozent des globalen Bruttosozialprodukts. Obwohl dieses Alltagsphänomen so weitreichende Folgen hat, sind seine grundlegenden mikroskopischen Prozesse noch weitgehend unverstanden, vor allem was das Einsetzen und die Evolution der Korrosion auf atomarer Ebene betrifft. Nun ist es Andreas Stierle und seinen Kollegen des Max-Planck-Instituts für Metallforschung, der Universität Ulm sowie der Europäischen Synchrotronstrahlungsquelle (ESRF) in Grenoble/Frankreich, erstmals gelungen, diese atomaren Prozesse bei der Korrosion einer Legierung gewissermaßen "live" zu verfolgen. Zur großen Überraschung der Forscher entsteht bei der an sich zerstörerischen Korrosion zunächst eine perfekte kristalline Schutzschicht, deren Struktur und chemische Zusammensetzung die Wissenschaftler mit Hilfe hochbrillianter Synchrotronstrahlung entschlüsseln konnten. Ihre Beobachtungen zeigen zudem, wie man technologisch relevante Legierungsoberflächen durch gezielte Korrosionsprozesse nanostrukturieren kann.
Für ihre grundlegenden Untersuchungen haben die Forscher des Max-Planck-Instituts für Metallforschung und der Europäischen Synchrotronstrahlungsquelle mit Cu3Au eine Legierung ausgewählt, deren zwei Komponenten ein stark unterschiedliches Korrosionsverhalten aufweisen. Während Kupfer schon bei kleinen Korrosionspotenzialen, also einer elektrischen Spannung, die man zwischen der Probe und einer Referenzelektrode durch den Elektrolyten anlegt, in eine schwelfelsäurehaltige Lösung übergeht, ist Gold weitaus widerstandsfähiger.
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