Oberflächenprozessen

Oberflächenprozesse sind physikalische und chemische Vorgänge, die an Grenzflächen zwischen Phasen auftreten, typischerweise zwischen Feststoffen und Gasen, Flüssigkeiten oder anderen Feststoffen. Sie bestimmen, wie Materialien reagieren, benetzt werden und sich verändern, und spielen eine zentrale Rolle in Katalyse, Korrosion, Sensorik sowie in der Geomorphologie. Wegen der unmittelbaren Wirkung an der Oberfläche können sie das Verhalten eines Systems maßgeblich beeinflussen, obwohl nur wenig Volumen betroffen ist.

Zu den zentralen Prozessen gehören Adsorption und Desorption, Reaktionen an der Oberfläche (etwa in der Katalyse), Oberflächendiffusion, Rekonstruktion der Oberflächenstruktur sowie das Wachstum oder die Abtragung von Schichten. Oxidation und Korrosion betreffen oft Schutzschichten oder die Entstehung von Oxidfilmen; Benetzung und Oberflächenenergie steuern Kontaktwinkel, Haftung und Haftfestigkeiten. Die Wechselwirkung von Oberflächen mit ihrer Umgebung bestimmt auch thermodynamische Eigenschaften, Reaktionspfade und Materialstabilität.

In der Geomorphologie werden Oberflächenprozesse als Prozesse an der Erdoberfläche verstanden, darunter physikalische Verwitterung, chemische Verwitterung, Erosion, Transport durch Wasser, Wind oder Eis sowie Ablagerung. Sie wirken auf unterschiedliche Skalen und über verschiedene Zeiträume, von lokalen Landschaftsformen bis hin zu großmaßstächtigen Landschaftsentwicklungen.

Methodisch werden Oberflächenprozesse mit spektralen, mikroskopischen und physikalischen Techniken untersucht, etwa Rasterelektronenmikroskopie, Röntgen-Photoelektronenspektroskopie, AFM/STM, Kontaktwinkelmessungen und Massenspektrometrie. Anwendungen umfassen Katalysatorentwicklung, Schutzbeschichtungen gegen Korrosion, Oberflächenprozesse in der Halbleitertechnik sowie Umweltgeologie und Bodenkunde.