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Wie durch Nukleation Partikel „aus dem Nichts“ entstehen

Bild: EAM

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Partikelforscher aus aller Welt diskutieren an der FAU über neue Erkenntnisse zur Keimbildung

Wer bei Keimbildung zuallererst an Bakterienwachstum in der Petrischale denkt, kann kein Partikelforscher sein. Denn Keimbildung – auch Nukleation genannt – bezeichnet in der Verfahrenstechnik und den Materialwissenschaften die allererste Lebensphase eines Partikels.

Keimbildung umgibt uns tagtäglich und überall auf der Welt: Sie verursacht die Bildung von Wolken oder die Entstehung von Eiskristallen aus gefrierendem Nebel an Bäumen und Fenstern. Sogar für das angenehme „Mundgefühl“ von Speiseeis ist sie verantwortlich. Obwohl wir also praktisch permanent mit der Partikelentstehung zu tun haben, nehmen wir eigentlich immer nur die Produkte dieses Prozesses wahr: das Geschmackserlebnis beim Verzehr von Eis, die Regentropfen oder auch die Kristalle in altem Honig.

Die „Geburt“ eines neuen Partikels findet meist innerhalb weniger millionstel Sekunden statt. Und wenn das Partikel „geboren“ – oder nukleiert – ist, besteht es oft nur aus wenigen Molekülen oder Atomen und hat damit einen Durchmesser von etwa dem Zehntausendstel eines Haares. Was sich in dieser Phase wirklich abspielt, gibt sich also allergrößte Mühe unerkannt zu bleiben.
Wissenschaftler aus sechs Ländern kommen am 5. und 6. Juni an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) zum Internationalen Workshop „Nukleation und frühe Phasen der Partikelbildung“ zusammen. Das Ziel: die Phase der Keimbildung besser zu verstehen – und herauszufinden, wie die gewonnenen Erkenntnisse für die Herstellung von Materialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften nutzbar gemacht werden können.

Als allererster Schritt in der Partikelentstehung ist der Prozess der Nukleation von zentraler Bedeutung für zahlreiche Disziplinen – seine Geheimnisse zu Lüften bedeutet einerseits etwas mehr von den Vorgängen in unserer Umwelt zu verstehen. Andererseits bietet tiefergehendes Verständnis dieses fundamentalen Vorgangs die Möglichkeit, gezielt in Prozesse einzugreifen und multifunktionale Materialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften zu schaffen. Der Wunsch die Nukleation besser zu verstehen eint damit Wissenschaftler aus der Chemie, der Biologie, den Ingenieur- und Materialwissenschaften, der Geologie und den Umweltwissenschaften.

Ziel des interdisziplinär ausgerichteten Workshops „ Nukleation und frühe Phasen der Partikelsynthese“ am 5. und 6. Juni 2014 in Erlangen ist es auch, erstmals all diese unterschiedlichen Disziplinen zusammenzubringen und mit Forscherinnen und Forschern aus der ganzen Welt neueste Methoden zur Charakterisierung, Modellierung und Herstellung von Partikeln zu diskutieren. So nehmen die Wissenschaftler unterschiedliche Methoden unter die Lupe, mit denen man die Nukleation beobachten und dokumentieren kann. Für die Herstellung von Partikeln betrachten die Wissenschaftler die verschiedenen Methoden der Keimbildung in der flüssigen Phase eines Materials ebenso wie in der Gasphase.

Gastgeber sind Prof. Dr. Wolfgang Peukert, Lehrstuhl für Feststoff- und Grenzflächenverfahrenstechnik an der FAU, und Prof. Dr. Dirk Zahn, Computer-Chemie-Zentrum der FAU, die den Workshop gemeinsam mit Prof. Dr. Helmut Cölfen von der Physikalischen Chemie der Universität Konstanz konzipiert haben. Dabei steht der interdisziplinäre Charakter des Exzellenzclusters Engineering of Advanced Materials an der FAU Pate für das Konzept: Vertreter verschiedener Disziplinen betrachten das Thema Nukleation aus unterschiedlichsten Blickwinkeln – und fördern so die „Nukleation“ neuer Ideen und Forschungskooperationen. Weitere Informationen zur Veranstaltung: www.eam.fau.de/nucleation2014.

Weitere Informationen:

Prof. Wolfgang Peukert
Tel.: 09131/85-29400
wolfgang.peukert@lfg.fau.de

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