Molekülstreuung an Oberflächen
Hintergrund und Ziele
Im Projekt Molekülstreuung werden Wechselwirkungen zwischen Gasmolekülen und Oberflächen auf atomarer Ebene untersucht. Durch eine Überschallexpansion wird ein gerichteter Fluss von Molekülen mit schmaler, justierbarer Energieverteilung erzeugt und auf eine Probenoberfläche im Ultrahochvakuum gerichtet. Ein rotierbares Massenspektrometer erlaubt die Untersuchung der Winkelabhängigkeit der Molekülstreuung. Durch den Einsatz eines Choppers ist die Aufnahme von Flugzeitspektren möglich. Folgende Phänomene werden durch diese Methoden untersucht:
Streumechanismus: elastische Streuung, inelastische Streuung, Trapping (kurzzeitiger Aufenthalt auf Oberfläche und anschließende Desorption) oder Sticking (Haften)
Energietransfer im Falle einer inelastischen Streuung
Aufenthaltsdauer im Falle von Trapping
Durch den Einsatz von Strahlblockern ist die Messung von Haftwahrscheinlichkeiten möglich. Ferner können Beugungsmuster niederenergetischer Elektronen (LEED) und Augerelektronenspektren (AES) zur Charakterisierung der Probenoberfläche und thermische Desorptionsspektren (TDS, TPD) aufgenommen werden.
Im Projekt wurde zuletzt die Wechselwirkung zwischen Kohlendioxid und aminfunktionalisierten ionischen Flüssigkeiten untersucht. Ionische Flüssigkeiten sind Absorptionsmittel mit großem Potential für die Abtrennung und Speicherung von Kohlendioxid aus Kraftwerksabgasen (carbon capture and storage, CCS). Ein molekulares Verständnis der Gasaufnahme und -abgabe, v.A. im Vergleich mit Messungen zur Oberflächenstruktur, hilft beim rationalen Design von Absorptionsmitteln.
