Mit Simulationen Nanokristallen und ‐kompositen auf der Spur

Nanopartikel oder vielmehr Verbundmaterialien, die Nanopartikel enthalten, halten Einzug in den Alltag. Diese Entwicklung entstammt der Grundlagenforschung, zu der die Chemie einen wesentlichen Beitrag leistet. Dazu zählt die Entwicklung von Synthesen, die zwar zur Bildung von Kristallen führen, deren Größe aber auf Nanometer beschränkt. Das Kristallwachstum muss also nicht nur eingeleitet, sondern zugleich kontrolliert und frühzeitig abgebrochen werden. Die Prinzipien der Selbstorganisation von Kristallkeimen und deren Wechselspiel mit Additiven zur Wachstumskontrolle sind weitgehend unbekannt. Hierzu müssen Mechanismen auf der molekularen Längenskala verstanden werden.

Um Einblicke in die Welt der Nanoteilchen zu erhalten, dienen neben Elektronenmikroskopie, Beugungsmethoden und (Massen)spektrometrie zunehmend Computersimulationen. Sie zeigen unmittelbar atomare Details und ergänzen die Experimente, wenn diese nicht genug räumliche oder zeitliche Auflösung aufweisen. Moderne Moleküldynamiksimulationen untersuchen dabei komplexe Vorgänge in Systemen aus Tausenden bis Millionen von Molekülen.

Von gelösten Ionen zum Nanokristall

Zwei Momentaufnahmen

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