Vortragsthema
Dr. Dirk C. Meyer | ||
Atome in Reih' und Glied: vom Kochsalz bis zur DVD | ||
Atome in Reih´ und Glied – in dieser Ordnung, die als kristalliner Zustand bezeichnet wird, finden sich 98% der auf der Erde vorhandenen festen Substanzen. Dementsprechend stellt die regelmäßige Atomanordnung in einem Gitter einen stabilen Grundzustand dar, der zum Beispiel bei der Erstarrung einer Schmelze eingenommen wird. Die Erforschung von Kristallen hat die Menschen schon lange vor der Zeit, in der Atome indirekt oder direkt sichtbar gemacht werden konnten, beschäftigt. So wurden durch die genaue Vermessung der Flächen großer Kristalle, wie zum Beispiel des Kochsalzes, geometrische Relationen nachgewiesen, die auf einen regelmäßigen Aufbau aus kleinen identischen Blöcken schließen ließen. Der experimentelle Beweis der gitterartigen Anordnung von Atomen in Kristallen gelang im Jahre 1912 Max v. Laue und seinen Mitarbeitern durch die Beugung von Röntgenstrahlen an Kristallen. Damit wurde den Naturwissenschaftlern und Ingenieuren das bis heute wichtigste Werkzeug für die Vermessung der Atomanordnung in kristallinen Materialien – der Kristallstruktur – in die Hand gegeben. Die Kenntnis der Kristallstruktur ist vielfach entscheidend, da die technisch nutzbaren Eigenschaften durch die Art der Atomanordnung festgelegt werden. So können Verbindungen der selben chemischen Zusammensetzung durch äußere Einflüsse bedingt in ganz verschiedene Gitter oder auch ungeordnete Zustände gebracht werden. Sind diese Umwandlungen aufgeklärt, können die unterschiedlichen Eigenschaften für technische Anwendungen genutzt werden. Ein Beispiel ist die Datenspeicherung mit Phasenwechselmedien, die dem Wirkprinzip der DVD zugrunde liegen. In diesem Falle wird die Änderung der optischen Eigenschaften durch Änderung der Kristallstruktur genutzt. Dafür werden Bereiche in der Größenordnung eines millionstel Meters durch einen Laserstrahl erhitzt. Da diese Änderung der Kristallstruktur in Abhängigkeit von der Temperatur reversibel, also vollständig umkehrbar ist, können auf dieser Basis wiederbeschreibbare Datenspeicher realisiert werden.
Material zum Vortrag (3 MB pdf-Datei) |
||