Oberflächenatome

Oberflächenatome sind Atome, die sich an der Grenzfläche zwischen einer Festkörperphase und einer anderen Phase wie einer Flüssigkeit, einem Gas oder einem Vakuum befinden. Sie unterscheiden sich von Atomen im Inneren des Festkörpers, da sie eine geringere Anzahl von Nachbarn haben und somit eine niedrigere Koordinationszahl aufweisen. Diese verringerte Bindungsanzahl führt dazu, dass Oberflächenatome eine höhere Energie besitzen und reaktiver sind als Atome im Bulk.

Die Eigenschaften von Oberflächenatomen sind entscheidend für viele Phänomene, darunter Katalyse, Korrosion und die Adsorption von Molekülen. Auf der Oberfläche können Atome eine andere Anordnung aufweisen als im Kristallgitter des Festkörpers, was zu Oberflächenrekonstruktionen führt. Diese Rekonstruktionen sind Umordnungen der Oberflächenatome, um die Oberflächenenergie zu minimieren.

Das Verständnis von Oberflächenatomen ist ein zentrales Thema in der Oberflächenchemie und Oberflächenphysik. Techniken wie Rastertunnelmikroskopie (STM) und Atomkraftmikroskopie (AFM) ermöglichen es, einzelne Oberflächenatome abzubilden und ihre Eigenschaften zu untersuchen. Die Kenntnis der Struktur und Reaktivität von Oberflächenatomen ist essenziell für die Entwicklung neuer Materialien und Technologien, beispielsweise in der Halbleiterfertigung oder bei der Entwicklung von Energiespeichern. Die Oberflächenatome spielen eine Schlüsselrolle bei chemischen Reaktionen, die auf Oberflächen stattfinden.