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Nachrichten und Pressemeldungen aus Labor und Analytik

12.10.2007

Chemie-Nobelpreis für moderne Oberflächenchemie - Brennstoffzellen, Kunstdünger und Abgasreinigung


Der diesjährige Chemiepreis zeichnet grundlegende Arbeiten innerhalb der Oberflächenchemie aus. Diese Wissenschaft ist wichtig für die chemische Industrie und hilft uns beim Verständnis so unterschiedlicher Vorgänge wie das Rosten von Eisen, das Funktionieren von Brennstoffzellen und die Wirkung eines Katalysators im Auto. Oberflächenchemische Katalysatoren sind in vielen industriellen Verfahren ausschlaggebend, unter anderem bei der Herstellung von Kunstdünger. Mit der Oberflächenchemie lässt sich sogar der Abbau der Ozonschicht erklären, da entscheidende Schritte in der Reaktion ausgerechnet auf der Oberfläche kleiner Eiskristalle in der Stratosphäre erfolgen. Die Halbleiterindustrie stellt einen weiteren Bereich dar, der von der Wissenschaft der Oberflächenchemie abhängig ist.

Die moderne Oberflächenchemie begann sich in den 1960er Jahren insbesondere dank der in der Halbleiterindustrie entwickelten Techniken als Wissenschaft heranzubilden. Gerhard Ertl war einer der ersten, der das Potential dieser neuen Techniken erkannte. Er hat schrittweise eine Methodik für die Oberflächenchemie entwickelt indem er aufzeigte, wie verschiedene experimentelle Techniken verwendet werden können, um ein vollständiges Bild einer Oberflächenreaktion zu erhalten. Diese Wissenschaft erfordert eine ausgereifte technische Ausstattung für Hochvakuum, da man beobachten möchte, wie sich einzelne Schichten von Atomen und Molekülen auf einer extrem reinen Oberfläche aus beispielsweise Metall verhalten. Dazu muss man exakt kontrollieren können, welche Stoffe in das System hineingelassen werden. Eine Verunreinigung riskiert die gesamte Messung zu zerstören. Um ein vollständiges Bild einer Reaktion zu erhalten, ist deshalb Genauigkeit wie auch eine Kombination von vielen verschiedenen experimentellen Techniken gefordert.

Gerhard Ertls Arbeit hat Schule gemacht, da er aufzeigte, wie man zuverlässige Ergebnisse auf diesem schwierigen Forschungsgebiet erzielen kann. Seine Einsichten haben den wissenschaftlichen Grund für die moderne Oberflächenchemie gelegt; seine Methodik findet Anwendung sowohl in der akademischen Forschung wie auch in der Entwicklung von Verfahren in der chemischen Industrie. Der von Ertl entwickelte Ansatz basiert nicht zuletzt auf seinen Studien des Haber-Bosch-Verfahrens, bei dem Luftstickstoff für die Herstellung von Kunstdünger gefangen wird. Diese Reaktion, die mit einer Eisenoberfläche als Katalysator erfolgt, hat erhebliche finanzielle Auswirkungen, da gerade der Stickstoffzugang häufig begrenzend für das Wachstum ist. Ertl hat auch untersucht, wie Kohlenmonoxid auf Platin oxidiert - eine Reaktion, die zur Abgasreinigung in Autokatalysatoren erfolgt.

Quelle: idw/Schwedischer Forschungsrat - The Swedish Research Council


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