Materialwissenschaft
Zusammenhalt im Kleinstformat
Gäbe es keine Bindungen zwischen Atomen, gäbe es unsere Welt nicht. Mit diesem besonderen Zusammenhalt beschäftigt sich Materialwissenschaftler Ralf Drautz.
Zusammenhalt geht nicht ohne Bindungen. Bindungen halten Atome zusammen, und der wechselseitige Zusammenhalt bestimmt eine Vielzahl von Eigenschaften wie die maximale Betriebstemperatur einer Flugzeugturbine oder die Energiedichte einer Batterie. Das Design neuer Materialien gelingt durch gezielte Modifikationen im Zusammenhalt des atomaren Verbunds. Dabei helfen atomistische Modellierung und Simulation, mit denen wir die Stärke von Bindungen zwischen Atomen berechnen. Erhöht man die Temperatur und damit die Unordnung, wird der atomare Zusammenhalt schwächer. In einer Schmelze haben Atome keine festen Nachbarn mehr und wechseln ihre Bindungen beständig, bis sie sich bei weiter erhöhter Temperatur in der Gasphase ohne Zusammenhalt frei bewegen. Setzt man atomare Verbünde unter Druck, müssen die Atome enger zusammenrücken. Das erhöht die Abstoßung zwischen den Atomen und verringert deren Zusammenhalt. So erwächst die Welt durch Wechselspiele im Zusammenhalt von Atomen.
