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In der Natur sind wir von Wasser umgeben. Wasser ist nie rein, denn es enthält immer Salze. Wir finden Wasser in den winzigsten Poren von Felsen, im Boden und in Konstruktionsmaterialien vor. Bekanntlich verwittern und korrodieren diese Materialen unter der Einwirkung von der in den Poren eingeschlossenen Flüssigkeit, wobei die Menge und die räumliche Verteilung der Salz-Ionen innerhalb der Poren eine wichtige Rolle spielen. Es ist wichtig, die Beschaffenheit der porösen Materialien zu verstehen und womöglich zu verbessern.In unseren Untersuchungen, wird die Salzlösung zwischen zwei Oberflächen im Abstand von nur wenigen Nanometern eingeschlossen, und die Positionen der Salz-Ionen innerhalb der so gebildeten Schlitze werden mit Hilfe von Röntgenbeugung bestimmt. Die Resultate unserer Studien führen zum Verständnis über Prozesse, welche sich im Alltag tatsächlich direkt unter unseren Füssen abspielen.

Lay summary

Die Struktur von eingeschlossenen Salzlösungen auf der Nanometer-Skala

In der Natur sind wir von Wasser umgeben. Wasser ist nie rein, denn es enthält immer Salze. Wir finden Wasser in den winzigsten Poren von Felsen, im Boden und in Konstruktionsmaterialien vor. Bekanntlich verwittern und korrodieren diese Materialen unter der Einwirkung von der in den Poren eingeschlossenen Flüssigkeit, wobei die Menge und die räumliche Verteilung der Salz-Ionen innerhalb der Poren eine wichtige Rolle spielen. Viele Fragen zu eingeschlossenen Salzlösungen sind allerdings bisher unbeantwortet geblieben. Zum Beispiel, ist die eingeschlossene Salzlösung tatsächlich flüssig, oder ist sie kristallisiert? Sind die Salz-Ionen beweglich, d.h. können sie sich mit ihrer unmittelbaren Umgebung austauschen? Schwellt die Pore an? Eine Auseinandersetzung mit diesen Fragen ermöglicht es uns letztendlich, die Beschaffenheit der porösen Materialien zu verstehen, womöglich zu verbessern, oder sogar Verwitterung zu verhindern.

In unseren Untersuchungen, wird die Salzlösung zwischen zwei Mika-Oberflächen im Abstand von nur wenigen Nanometern* eingeschlossen, und die Positionen der Salz-Ionen innerhalb der so gebildeten Schlitze werden mit Hilfe von Röntgenbeugung bestimmt. Die Messungen sagen aus, ob sich die Moleküle innerhalb der Schlitze wie Soldaten in Schlachtordnung einordnen (so wie in einem Kristall) oder sich frei bewegen und willkürliche Positionen einnehmen. Ausserdem kann man bestimmen, ob jedes Salz-Ion von einer Schale von Wassermolekülen umgeben ist oder nicht. Mika ist in geologischen Formationen ein häufig vorkommendes Mineral. Die Resultate unserer Studien führen somit zum Verständnis über Prozesse, welche sich im Alltag tatsächlich direkt unter unseren Füssen abspielen.

* 1 Nanometer = 0.000000001 Meter