Atome bilden „Rettungsgasse“in Leichtmetall

Legierungen mit Aluminium zeigen unerwartete Struktur.

Flugzeugflügel, Raketenhülsen, Formel-1-Getriebe: Wo immer hohe Belastungen herrschen, es aber auf jedes Gramm Gewicht ankommt, ist die Materialforschung gefragt. Technische Neuentwicklungen müssen immer höheren Ansprüchen genügen: leicht, stabil, korrosionsbeständig und trotzdem gut zu verarbeiten sollen die Werkstoffe sein. Um dem gerecht zu werden, erkundet man das perfekte Design neuer Werkstoffe längst auf atomarer Ebene.

Zum Einsatz kommt dabei modernste Technik: Wissenschaftler der TU Graz verwenden beispielsweise Österreichs leistungsfähigstes Elektronenmikroskop (ASTEM) in Kombination mit analytischer Tomografie, um Aluminiumlegierungen mit dem Metall Scandium und dem Mineral Zirkon zu erforschen. Mit dem Ziel, die Verteilung dieser Substanzen in dem atomaren Gitter des Aluminiums zu studieren, stießen sie auf ein überraschendes Phänomen: Anstatt wie erwartet zu diffundieren, reicherte sich das Zirkon in sogenannten Ausscheidungen an.

Die Analysen lieferten „ein Bild, das nach bisherigem Kenntnisstand nicht interpretiert werden konnte“, schildert Gerald Kothleitner, Leiter der Arbeitsgruppe, die ersten Untersuchungen. Erst durch quantenmechanische Berechnungen konnten sie dem rätselhaften Verhalten der Moleküle auf den Grund gehen: In einem selbstorganisierten Prozess entmischt sich die Legierung und bildet Kanäle, durch die Fremdatome, wie die des Zirkons, hindurchwandern können.

„Das lässt sich mit der Bildung einer Rettungsgasse vergleichen“, erklärt Angelina Orthacker, die Erstautorin der Studie in Nature Materials. Die Forscher hoffen, durch die Klärung des Phänomens leistungsfähigere Legierungen zu entwickeln. (APA/däu)