In unserer Arbeitsgruppe beschäftigen wir uns in mehreren Projekten mit dem Wachstum ultradünner Metall- und Metalloxidfilmen auf einkristallinen Substraten wie Silber oder Iridium und studieren anschließend die Adsorption und Reaktion von Molekülen an bzw. mit diesen Filmen. Dabei treten sehr oft geordnete Phasen auf, deren Strukturen (d.h. die genaue Position der Atome an der Oberfläche) mit Hilfe der Elektronenbeugung aufgeklärt werden sollen. Wir können daher in diesem Umfeld jederzeit Bachelor- und Masterarbeiten anbieten.
Die quantitative Analyse von Oberflächenstrukturen mit Hilfe der Beugung niederenergetischer Elektronen (LEED-Strukturanalyse) erlaubt die Bestimmung der chemischen Natur und der Position von Atomen an einer Festkörperoberfläche mit Pikometergenauigkeit, d.h. auf 1/100 Atomabstand genau. Unsere Arbeitsgruppe ist auf diesem Gebiet nicht nur weltweit bekannt, sondern auch führend in der Qualität der Strukturbestimmungen.
Die Methode verbindet experimentelle und theoretische Elemente der Oberflächenphysik. Zunächst wird ein strukturell interessantes System möglichst defektfrei präpariert und mit verschiedenen zur Verfügung stehenden Oberflächenanalyseverfahren wie z.B. Rastertunnelmikroskopie oder Auger- bzw. Photoelektronenspektroskopie untersucht. Anschließend werden dann Beugungsbilder für viele verschiedene Elektronenenergien (= Wellenlängen) aufgenommen und die integralen Intensitäten aller auftretenden Beugungsreflexe vermessen und als sogenannte Intensitätsspektren dargestellt. Mit Hilfe langjährig erprobter Computerprogramme werden schließlich für alle in Frage kommenden Modelle der Oberflächenstruktur die zu erwartenden Spektren berechnet und mit dem Experiment verglichen, bis sich für eines der Modelle durch Variation der Atompositionen eine nahezu perfekte Übereinstimmung ergibt.
Im Rahmen einer Bachelorarbeit könnte z.B. der experimentelle Teil einer Strukturanalyse durchgeführt werden. Kern der Arbeit wäre dabei die eigenständige Aufnahme und Aufbereitung der Beugungsintensitäten einer geordneten Oberflächenphase, deren vorhergehende Präparation und Charakterisierung zusammen mit einem betreuenden Doktoranden oder Masteranden durchgeführt würde. Eher theoretisch interessierte Studierende könnten aber auch unter Anleitung die Intensitätsrechnungen zumindest für einfachere Systeme durchführen.
Im Rahmen einer Masterarbeit ist dagegen die Durchführung einer kompletten LEED-Strukturanalyse, also Experiment und Theorie, für ein anspruchsvolleres System möglich.