Die Forschungsgruppe um Jan Balajka und Ulrike Diebold haben in einer Kooperation der Technischen Universität Wien @tu_wien und der Universität Wien @univienna das Rätsel um die komplexe Struktur der Al2O3-Oberfläche gelöst.
Bereits 1997 wurde dies als eines der „drei Rätsel der Oberflächenwissenschaft“ gelistet. Die Ergebnisse erschienen kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift Science.
Sie fanden heraus, dass sich die Oberfläche so umstrukturiert, dass die Aluminiumatome die Oberfläche durchdringen und chemische Bindungen mit den Sauerstoffatomen in den tieferliegenden Schichten eingehen können. Durch diese Umordnung der ersten beiden Atomschichten wird die Energie erheblich reduziert und die Struktur stabilisiert, während das Zahlenverhältnis von Aluminium- zu Sauerstoffatomen unverändert bleibt.
Aluminiumoxid (Al2O3) ist auch bekannt als Korund, Saphir oder Rubin. Es wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt: als Isolator in elektronischen Bauteilen, als Trägermaterial für Katalysatoren oder als chemisch inerte Keramik. Um zu verstehen, wie chemische Reaktionen auf diesem Material ablaufen – etwa bei katalytischen Prozessen – muss die Anordnung der Oberflächenatome bekannt sein.
J. I. Hütner, A. Conti, D. Kugler, F. Mittendorfer, G. Kresse, M. Schmid, U. Diebold, and J. Balajka (2024). Stoichiometric reconstruction of the Al2O3(0001) surface. Science.https://doi.org/10.1126/science.adq4744