MPIE-Kalender 2021

Januar - Wasserstoff-Plasma-Reduktion von Eisenerz

Durch Wasserstoffplasma reduziertes Eisenoxid. Die Mikrostruktur ähnelt in Kombination mit dem Farbcode, der zur Darstellung der kristallografischen Orientierungen verwendet wird, den Gemälden von Joan Miró. Die Wasserstoffplasma-Reduktion von Eisenerzen ermöglicht eine grüne Stahlproduktion.

Februar - Entnetzungsmuster

Das Glühen eines Co-Cu Films (orange) auf Saphir-Substrat unterhalb der Schmelztemperatur führt zu dessen Aufreißen an Stellen, an denen es energetisch von Vorteil ist. So wird der Saphir freigelegt (dunkel). Wenn das Glühen fortgesetzt wird, schreitet die Entnetzung fort und Partikel entstehen. Diese lassen sich in magnetischen Speichereinrichtungen oder als Katalysatoren in elektrochemischen Reaktionen einsetzen.

März - Oxidierte Eisenoberfläche 

Oberfläche einer Eisenprobe, die in einer Atmosphäre wärmebehandelt wurde, in der bei hohen Temperaturen (hier 700°C) Eisen reduziert wird. Bei der Abkühlung wird das Material oxidiert. Die Zusammensetzung der dünnen Oxidschicht ist gleichmäßig; die Farbe hängt von der Schichtdicke und der Kristallorientierung ab.

April - Nanopartikel für Sauerstoffreduktionsreaktion

Farbkodierte REM-Aufnahme von Legierungs-Nanopartikeln, die bei der thermischen Auslagerung von dünnen Metallfilmen entstanden sind. Die Legierungspartikel sind in der Sauerstoffreduktionsreaktion anwendbar, eine der wichtigsten Reaktionen z.B. in Energiesystemen.

Mai - Fermi-Oberfläche einer Europium-Verbindung

Trennfläche zwischen besetzten und unbesetzten Elektronenzuständen im Impulsraum (Fermi-Oberfläche), die durch Leitungselektronen vermittelte Wechselwirkungen zwischen lokalen Lanthanoid-Momenten beschreibt. Hier wird die Fermi-Oberfläche einer Europiumverbindung gezeigt, deren sich ändernde Topologie eine deutliche magnetische Diskontinuität verursacht. Dieser Effekt kann in neuartigen, umweltfreundlichen Kühltechnologien genutzt werden.

Juni - Dunkelfeld-Aufnahme von Silizium

Dunkelfeldbild der unpolierten Seite eines (001) Si-Substrats. Die vierfache Symmetrie der Oberfläche ist gut zu erkennen und kann leicht von anderen Ausrichtungen unterschieden werden. Solche Si-Substrate werden für das epitaktische Wachstum von dünnen Schichten aus Halbleitern wie GaN verwendet, das bei der Herstellung LEDs eingesetzt wird.

Juli - Helimagnetismus in Gadolinium-Cobalt

Fourier-Transformation magnetischer Wechselwirkungen einer hexagonalen GdCo5-Verbindung. Jeder Punkt der xy-Schnittebene im reziproken Raum entspricht einem bestimmten wellenmodulierten helimagnetischen Zustand. Je heller die Farbe, desto stabiler ist dieser Zustand. Legierungen auf Basis von seltenen Erden sind wichtige Kandidaten für Permanentmagnete, die u.a. in Elektromotoren verwendet werden.

August - Wasserstoff-induzierte Versetzungsstruktur

Rastertransmissionselektronenmikroskop-Aufnahme einer FeCr-Legierung nach Beladen mit Wasserstoff und Nanoindentation. Die mechanischen Tests wurden während der Beladung mit Wasserstoff durchgeführt. Dieser verursacht die Entstehung weiterer Versetzungen im Material – das Material wird härter und versprödet.

September - Maschinelles Lernen für EBSD

Viele Metalle bestehen aus Kristallen. Die Elektronenrückstreubeugung (EBSD) ist eine Methode, die Informationen über diese Kristalle liefert. Um experimentelle Daten und Simulationen zu vergleichen, wurde ein Algorithmus für maschinelles Lernen entwickelt. Die bunten Punkte stellen Simulations- und rotgefärbte Punkte experimentelle Muster dar.

Oktober - Elektrochemische Oxidation

Neu entwickelte Methoden ermöglichen hochgenaue Computer-Simulationen elektrochemischer Reaktionen auf atomarer Skala. Das Bild zeigt Elektrooxidation an einer Ge-Oberfläche. Diese Simulationen ermöglichen ein detailliertes Verständnis der Reaktionsmechanismen in z. B. Batterien sowie bei der Wasser-Elektrolyse.

November - Maschinelles Lernen für Potentiale

Vergleich ab initio berechneter atomarer Kräfte für bcc NbMoTaWV bei 3000 und 0 K. Abweichungen von der Diagonalen entsprechen dem Zusammenbruch geläufiger Näherungen. Eine Methode, die ab initio Methoden und Konzepte des maschinellen Lernens vereint, erlaubt nun sehr genaue Hochtemperaturvorhersagen. Dies ermöglicht die computergestützte Suche nach neuen wärmeresistenten Hochtemperaturlegierungen für Motoren, Turbinen und andere Anwendungen in Luft- und Raumfahrt.

Dezember - Wasserstoffbedingte Dekohäsion

Korngrenzen-κ-Carbide, wie sie auf der intergranularen Bruchfläche einer mit Wasserstoff geladenen Zugprobe aus Stahl mit hohem Mn-Gehalt auftreten. Diese Art der Ausscheidung, die beim Aushärten entsteht, fördert die wasserstoffverstärkte Dekohäsion entlang der Korngrenzen.

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