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Endstation Chaos
Kristalle, die aus wild gemischten Zutaten bestehen – sogenannte Hochentropie-Materialien – ziehen derzeit wachsendes wissenschaftliches Interesse auf sich. Ihr Vorteil: Sie sind bei extrem hohen Temperaturen besonders stabil. Ein Team der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) produziert und erforscht diese keramischen Materialien, die erst seit 2015 bekannt sind.
Die Natur strebt nach Chaos. Ein Maß für die Unordnung ist die Entropie. Nimmt die Unordnung zu, dann laufen Prozesse meist spontan ab, und der Rückweg in die zuvor herrschende Ordnung ist versperrt. Kristalle gelten als das Gegenteil von Unordnung. In einer Kristallstruktur sind alle Gitterbausteine sauber und auf kleinstmöglichem Volumen dicht nebeneinander sortiert. Umso erstaunlicher wirkt die Idee, man könne Kristalle durch die Kraft der Entropie stabilisieren und so eine neue Materialklasse erschaffen. Doch genau das wird an der Empa versucht. Entropie-stabilisierte Materialien/Kristalle sind ein noch junges Forschungsgebiet. Werden sie hohen Temperaturen ausgesetzt, bleiben sie stabil, denn eine „Umsortierung“ würde zu größerer Ordnung führen. Um eine Vielfalt möglicher Kombinationen zu testen, haben die Forschenden ein spezielles Synthesegerät gebaut, in dem chemische Gemische wie am Fließband nacheinander getestet werden können, den „Tubular Flow Reactor“.
Anwendungen sieht man zahlreiche, unter anderem für katalytisch aktive Materialien, Energiespeicher, Hochleistungsbatterien, supraleitende Keramik oder Katalysatoren für Auto-Abgase und andere chemische Produktionsprozesse.
