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Promotionsvortrag von Mirko Elbers

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The microscopic structure of water under extreme conditions

Wasser ist eine der wichtigsten Vo­raus­set­zun­gen für Leben auf diesem Planeten. Darüber hinaus ist es aufgrund seiner einzigartigen Ei­gen­schaf­ten von großer Be­deu­tung für ver­schie­de­ne Prozesse in der Physik, Biologie und Chemie. Die faszinierenden Ei­gen­schaf­ten und Anomalien sind nicht auf flüssiges Wasser bei Normalbedingungen beschränkt. So ist unter Druck stehendes Wasser bei hohen Temperaturen, sogenanntes hydrothermales Wasser, essenziell für Wärme- und Stofftransportprozesse im oberen Erdmantel und hat einen erheblichen Einfluss auf geochemische Prozesse. So ist hydrothermales Wasser aufgrund seiner einzigartigen Lösungseigenschaften an der Bil­dung von Erzlagerstätten be­tei­ligt. Der Transport von Metallen erfordert zusätzlich gelöste Salze, wel­che einen metallhaltigen Komplex bilden kön­nen. In diesem Zu­sam­men­hang ist NaCl eines der am häufigsten vorkommenden gelösten Salzen in natürlichen hydrothermalen Fluiden. Flüssiges Wasser ist ebenfalls von großer Be­deu­tung, wenn es hohen Drücken bei Temperaturen deutlich unter 100 °C ausgesetzt ist. Unter diesen Be­din­gun­gen bietet es z. B. in der Tiefsee Lebensraum für marines Leben oder wird in in­dus­tri­el­len Prozessen eingesetzt. Des Weiteren kön­nen durch Veränderung des ausgeübten Drucks strukturelle Veränderungen der Wasserstruktur kontrolliert herbeigeführt wer­den. Dies bietet die Mög­lich­keit ver­schie­de­ne vorgeschlagene Modelle für flüssiges Wasser zu testen. Diese einzigartigen Ei­gen­schaf­ten von Wasser stehen im direkten Zu­sam­men­hang mit der internen Struk­tur des Wasserstoffbrückenbindungsnetzwerks, dessen genauer Aufbau noch immer Gegenstand von Diskussionen ist. Daher konzentriert sich diese Ar­beit auf die Un­ter­su­chung der lokalen mikroskopischen Struk­tur von Wasser und wässriger Natriumchloridlösung unter extremen thermodynamischen Be­din­gun­gen. Dazu wird vor allem die Röntgen-Raman-Spektroskopie genutzt, eine ex­peri­men­telle Methode zur Un­ter­su­chung von Absorptionskanten. Die Korrelation des Sauerstoff-K-Kanten-Spektrums von Wasser mit der Anordnung der Wassermoleküle wird ver­wen­det und mit Spektralberechnungen auf Basis verschiedener Strukturmodelle kom­bi­niert, um die Veränderungen im Wassernetzwerk über einen weiten Temperatur- und Druckbereich zu ermitteln. Auf diese Weise wird der genaue Einfluss der Natriumchlorid-Ionen auf die Wasserstruktur bei hydrothermalen Be­din­gun­gen nach­ge­wie­sen, ebenso wie die mikroskopischen Strukturänderungen um die Anomalie bei 3 kbar.

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Anfahrt & Lageplan

Der Cam­pus der Technischen Uni­ver­si­tät Dort­mund liegt in der Nähe des Autobahnkreuzes Dort­mund West, wo die Sauerlandlinie A45 den Ruhrschnellweg B1/A40 kreuzt. Die Abfahrt Dort­mund-Eichlinghofen auf der A45 führt zum Cam­pus Süd, die Abfahrt Dort­mund-Dorstfeld auf der A40 zum Cam­pus-Nord. An beiden Ausfahrten ist die Uni­ver­si­tät ausgeschildert.

Direkt auf dem Cam­pus Nord befindet sich die S-Bahn-Station „Dort­mund Uni­ver­si­tät“. Von dort fährt die S-Bahn-Linie S1 im 20- oder 30-Minuten-Takt zum Hauptbahnhof Dort­mund und in der Gegenrichtung zum Hauptbahnhof Düsseldorf über Bochum, Essen und Duisburg. Außerdem ist die Uni­ver­si­tät mit den Buslinien 445, 447 und 462 zu erreichen. Eine Fahrplanauskunft findet sich auf der Homepage des Verkehrsverbundes Rhein-Ruhr, außerdem bieten die DSW21 einen interaktiven Liniennetzplan an.
 

Zu den Wahrzeichen der TU Dort­mund gehört die H-Bahn. Linie 1 verkehrt im 10-Minuten-Takt zwischen Dort­mund Eichlinghofen und dem Technologiezentrum über Cam­pus Süd und Dort­mund Uni­ver­si­tät S, Linie 2 pendelt im 5-Minuten-Takt zwischen Cam­pus Nord und Cam­pus Süd. Diese Strecke legt sie in zwei Minuten zu­rück.

Vom Flughafen Dort­mund aus gelangt man mit dem AirportExpress innerhalb von gut 20 Minuten zum Dort­mun­der Hauptbahnhof und von dort mit der S-Bahn zur Uni­ver­si­tät. Ein größeres Angebot an inter­natio­nalen Flugverbindungen bietet der etwa 60 Ki­lo­me­ter entfernte Flughafen Düsseldorf, der direkt mit der S-Bahn vom Bahnhof der Uni­ver­si­tät zu erreichen ist.

Interaktive Karte

Die Ein­rich­tun­gen der Technischen Uni­ver­si­tät Dort­mund verteilen sich auf den größeren Cam­pus Nord und den kleineren Cam­pus Süd. Zudem befinden sich einige Bereiche der Hoch­schu­le im angrenzenden Technologiepark.

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