Oberflächenhaut

Der Begriff Oberflächenhaut bezeichnet in der Wissenschaft eine dünne äußere Schicht, die die Oberfläche eines Körpers oder Systems bildet und sich chemisch, strukturell oder physikalisch vom darunterliegenden Material unterscheidet. Solche Oberflächenhaut kann aus Oxiden, Adsorbaten, organischen Filmen oder aus biologischen Epithelen bestehen. Die Dicke reicht typischerweise von wenigen Ångström bis zu einigen Nanometern; in manchen Fällen können sich auch dichtere Schichten bis Mikrometern bilden, insbesondere bei technischen Beschichtungen.

Entstehung: Oberflächenhaut entstehen durch Prozesse wie spontane Reaktionen mit der Umgebung (Oxidation, Hydratisierung), Adsorption von Molekülen aus Luft oder Flüssigkeiten oder durch gezielte Abscheidung künstlicher Beschichtungen wie Passivierungsschichten oder selbstorganisierte Monolagen (Self-Assembled Monolayers). In biologischen Systemen dient eine Oberflächenhaut als Schutz- und Interaktionsschicht (z. B. epitheliale Oberflächen).

Eigenschaften und Auswirkungen: Oberflächenhaut kann das Verhalten der Oberfläche stark beeinflussen, z. B. Korrosions- und Verschleißbeständigkeit, Haft- und Reibungseigenschaften, Benetzbarkeit, optische oder elektrochemische Eigenschaften sowie die Katalyse an der Grenzfläche.

Typische Beispiele: native Oxidschicht auf Aluminium; Chrom- oder Eisenoxide auf Metallen; organische Filmschichten wie Monolagen oder Kontaminationsfilme; biologische Oberflächenhaut wie Hautepithel oder Schleimhäute.

Erkennung und Analyse: Techniken wie Röntgen- oder Elektronenphotoelektronenspektroskopie (XPS/AES), Nahfeld- bzw. Rasterkraftmikroskopie (AFM), Ellipsometrie oder Kontaktwinkelmessung helfen, Zusammensetzung, Dicke und Eigenschaften der Oberflächenhaut zu bestimmen.

Bedeutung: Oberflächenhaut beeinflusst nahezu alle Anwendungen in Materialwissenschaft, Mikroelektronik, Biomedizin, Korrosionsschutz und Umwelttechnik.