Dr.-Ing. Janina Zimmermann
Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM Freiburg

Noch heute kann man im US-Staat Pennsylvania die Überreste der einst höchsten und längsten Eisenbahnbrücke der Welt bewundern. Die historische Stahlkonstruktion von 1882, stark von Rost befallen, stürzte 2003 fast vollständig in sich zusammen. Stahl oxidiert bekannterweise unter Einfluss von Sauerstoff und Wasser aus der Umgebung. Dadurch kann Rost entstehen, der leicht abbröckelt und das darunterliegende Metall weiterem Sauerstoff ausliefert, der sich in das Material „hineinfrisst“. Ganz im Gegensatz dazu stehen Edelmetalle wie Gold, Platin und Silber, an deren Oberflächen der Luftsauerstoff abprallt oder sich allerhöchstens in einer atomar-dünnen Schicht absetzt. Nicht zu Unrecht sind sie die teuersten und edelsten Metalle.
Warum können sich Metalle so gegensätzlich verhalten? Und ist Oxidation wirklich immer ein negatives, ungewolltes Phänomen? Die Ursachen der Oxidation sind auf der atomaren Größenskala zu suchen, ab dem Moment wo sich erste Sauerstoffmoleküle (O₂) den Atomen der Metalloberfläche nähern und mit ihnen reagieren. Auf einer solchen Oberfläche herrscht ein wirres Treiben: Atome, Moleküle, Ionen nähern sich einander, interagieren, kommen und gehen. Am Beispiel unterschiedlicher Materialien werden wir sehen, wie man diese Geschehnisse auf der Nanometerskala Schritt für Schritt am Computer simulieren und veranschaulichen kann. Dabei werden wir entdecken, was winzige Elektronen alles bewirken können.

Janina Zimmermann ist Klaus Tschira Preisträgerin für verständliche Wissenschaft 2010.