Vorgänge an den Grenzflächen von Kristallen und Flüssigkeiten können die chemische Synthese wesentlich erleichtern und dabei umweltschonende Auswirkungen haben. Seit nahezu 10 Jahren erforschen deshalb Wissenschaftler des Wilhelm-Ostwald-Instituts der Universität Leipzig gemeinsam mit den Kollegen anderer Institute in einem Graduiertenkolleg die "Physikalische Chemie der Grenzflächen". Unter diesem Thema wurden in bisher 40 Doktorarbeiten die Auswirkungen von molekularen Bindungen und Bewegungen an der Grenze flüssiger und fester Stoffe studiert. Besonders interessant sind dabei sogenannte Wirt-Gast-Systeme wie Zeolithe, die von feinsten Kanälen mit Durchmessern im Bereich molekularer Dimensionen durchzogen sind. Die wärmebedingte Bewegung der Gast-Moleküle in diesen Wirt-Nanometerhöhlen - die sogenannte Diffusion - ist oft die entscheidende Größe für die Rentabilität der praktischen Verwendung solcher Vorgänge.
Jetzt (am vergangenen Wochenende) wurde im Rahmen eines Abschlusskolloquiums des Graduiertenkollegs über erstaunliche Besonderheiten dieser Diffusion in Zeolithen berichtet, die mit dem bekannten Verhalten in gängigen homogenen Systemen nicht übereinstimmen. Zur Klärung der Ursache für diese Anomalie wurde im engen Kontakt mit dem Universitäts-Sonderforschungsbereich "Moleküle in Wechselwirkung mit Grenzflächen" ein interferenz-mikroskopisches Verfahren entwickelt, mit dem über die Beobachtung der Molekülverteilung im Kristallinneren eine neuartige Möglichkeit zur Kristallcharakterisierung erschlossen wurde.
Die Abbildung illustriert, wie für völlig ebenmäßige hexagonale "nanoporöse" Kristalle (Zeolithe vom Typ CrAPO4-5, Bild links) aus den Aufnahmen der Molekülverteilung im Kristall (Bild Mitte) ein Modell der Kristall-Realstruktur (Bild rechts) entwickelt werden kann. Da sie einen geordneten Moleküleinbau erlauben, sind diese nanoporösen Materialien ideale Grundbausteine für neue hochtechnologische Entwicklungen: Die praktische Anwendung der gewonnenen Erkenntnisse zur Realstruktur solcher Systeme in Katalyse, Sensorik und Optoelektronik ist eine der großen Herausforderungen für weitere Forschungsarbeiten in den Fakultäten für Chemie und Mineralogie sowie für Physik und Geowissenschaften.