Strukturcharakterisierung

Strukturcharakterisierung bezeichnet die systematische Bestimmung der inneren Struktur eines Materials oder eines physikalischen Systems. Sie umfasst kristalline Strukturen, Phasenzusammensetzung, Gitterparameter, Defekte, Mikro- und Makrostruktur, Morphologie, Poren- und Oberflächenmerkmale sowie lokale chemische Umgebungen. Ziel ist es, Struktur-Eigenschaften-Beziehungen zu verstehen, Phasen identifizierbar zu machen, Größenverteilungen, Textur sowie Verteilungs- und Orientierungsreliefs zu charakterisieren und Rückschlüsse auf Herstellungsprozesse und Leistungsfähigkeit zu ziehen.

Typische Methoden der Strukturcharakterisierung verbinden bildgebende, spektrale und streuende Techniken. Die Röntgendiffraktometrie (XRD) dient der Phasenbestimmung und der Bestimmung von Gitterparametern; Elektronenmikroskopie (SEM, TEM) liefert Morphologie, Nanostruktur und Defektinformationen. EBSD ermöglicht die kartografische Ermittlung von Kristallorientierungen, SAXS/SANS interpretiert Nanostrukturen im Längs- oder Querschnitt. Spektroskopische Verfahren wie Raman, FTIR und NMR geben Hinweise auf molekulare oder chemische Strukturen. Oberflächenanalytische Techniken wie XPS oder Auger-Elektronen-Spektroskopie liefern chemische Zustände an der Oberfläche. Poröse Materialien lassen sich über BET-Oberflächenmessung charakterisieren, während DSC und TGA Informationen zu Phasenübergängen und Thermischer Stabilität liefern. Oft werden mehrere Methoden kombiniert, um ein umfassendes Strukturprofil zu erhalten.

Anwendungen der Strukturcharakterisierung finden sich in der Materialwissenschaft, Chemie, Geologie, Biologie und Umweltforschung. Sie liefert die Grundlage für das Verständnis von Materialeigenschaften, optimiert Herstellungsprozesse und unterstützt die Qualitätskontrolle sowie die Entwicklung neuer Materialien.