Anlagerung

Anlagerung bezeichnet in der Chemie und Materialwissenschaft den Prozess, bei dem Atome, Ionen oder Moleküle an der Oberfläche oder Grenzfläche eines Materials haften oder sich dort schichtweise anlagern. Dabei entsteht eine Schicht des Anlagerungsteilchens, oft als Adsorbatschicht oder Depositionsschicht bezeichnet. Die Anlagerung kann an Feststoffen, Flüssigkeiten oder Gasen stattfinden und ist zentral für Phänomene wie Adsorption, Oberflächenbeschichtung und Reaktionen an Grenzflächen. Sie grenzt sich von der Bulk-Wachstumsbildung ab, da sie sich auf die Interfacialzone beschränkt.

Mechanismen der Anlagerung umfassen physikalische Adsorption (Physisorption) durch Van-der-Waals-Kräfte oder elektrostatische Anziehung sowie chemische Adsorption (Chemisorption) durch Bildung kovalenter oder ionischer Bindungen. Die Anlagerung kann reversibel oder irreversibel sein und hängt von Temperatur, Druck, Oberflächenstruktur und der Natur der anlagerten Spezies ab. Thermodynamisch minimiert die Anlagerung die freien Oberflächenenergien und kann von der Oberfläche sowie dem Medium beeinflusst werden.

Typen und Modelle umfassen Monolagen und Mehrlagenschichten. Modelle wie das Langmuir-Isotherm beschreiben monolagige, homogen bebaute Oberflächen mit identischen Bindungsstellen, während das Freundlich-Isotherm heterogene Oberflächenverhältnisse erfasst. Die Kinetik der Anlagerung wird durch Diffusion zur Oberfläche, Adsorptions- und Desorptionsgeschwindigkeiten sowie durch Oberflächenreaktionen bestimmt.

Anwendungen und Beispiele reichen von Oberflächenbeschichtungen zum Korrosionsschutz und katalytischen Oberflächen über Umwelttechnik (Adsorption von Schadstoffen an Aktivkohle) bis hin zu Sensorik und Dünnfilmherstellung in der Halbleitertechnik. In der Biologie spricht man auch von zellulärer Anlagerung, etwa der Adhäsion von Zellen an Substraten.

Erfassung und Untersuchung erfolgen mit Methoden wie Kalorimetrie, Spektroskopie (XPS, IR), Ellipsometrie, Quartz-Crystal-Mikrobalance und Rasterelektronen- oder Rastersondenmikroskopie, um Oberflächenabdeckung, Bindungsstärke und Desorptionstemperaturen zu charakterisieren.