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Geomaterialwissenschaft

Prof. Dr. Hans-Joachim Kleebe
Prof. Dr. Hans-Joachim Kleebe

Die Geomaterialwissenschaft (Angewandte Mineralogie) erforscht Bildungsbedingungen, Zusammensetzung, Gefüge und Eigenschaften von Mineralen und Gesteinen sowie synthetisch hergestellten Phasen, die weit reichende industrielle Anwendungen finden. Hierbei stehen eine umfassende Charakterisierung der entsprechenden Mineralphasen und synthetischen Komponenten, ihr Verhalten gegenüber Druck, Temperatur, Verformung und chemischer Umgebung sowie gezielte Experimente zu ihrer Synthese im Vordergrund der Aktivitäten.

Forschungsschwerpunkt der Arbeitsgruppe ist die Kristallchemie von Mineralien und Werkstoffen; speziell deren Realbau, Phasenzusammensetzung, Verformung und das detaillierte Studium der Gefügeentwicklung. Speziell die Gefügeausbildung beeinflusst wesentlich die Eigenschaften von Werkstoffen und natürlichen Materialien und kann ferner zur Rekonstruktion der thermischen und mechanischen Geschichte von Gesteinen herangezogen werden.

Eine Besonderheit der Fachgebiete Geomaterialwissenschaft und Umweltmineralogie (Prof. Stephan Weinbruch) am Institut für Angewandte Geowissenschaften der TUD ist die elektronenmikroskopische Festkörperanalytik, die hier seit zwei Jahrzehnten einen Schwerpunkt darstellt. In der Geomaterialwissenschaft spielt insbesondere die Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und die damit verknüpften spektroskopischen Verfahren energiedispersive Röntgenanalyse (EDX), Elektronen- Verlust Spektroskopie (EELS) und energiegefilterte Abbildung (GIF) eine entscheidende Rolle in der Charakterisierung der Materialgefüge und Defektstrukturen.

Dabei geht es um die Abbildung und Charakterisierung von Kristallbaufehlern und die hoch ortsaufgelöste chemische und strukturelle Analyse von Kristallphasen bis hinab in den Bereich von wenigen Nanometern. Die Arbeitsgebiete sind weit gespannt und reichen von Hochleistungskeramiken über Minerale/Gesteine zu Meteoriten und Korrosionsphänomenen.

Aktuelle Projekte, die in der Arbeitsgruppe von Herrn Prof. Kleebe bearbeitet werden, umschließen u.a. die Ermüdung von Ferroelektrika, Neueichung des Clinopyroxen-Granat Geothermometers unter Berücksichtigung des Fe2+/Fe3+-Verhältnisses, polymerabgeleitete Hochtemperaturkeramiken, die Entstehungstemperatur von Meteoriten, Defektstrukturen in Bixbyit-Einkristallen und transparente Keramiken (Spinell).

Weiterhin geplante Forschungsschwerpunkte im Fachgebiet Geomaterialwissenschaft sind die Untersuchung von internen Grenzflächen in polykristallinen Materialien und die Synthese und Charakterisierung von Biomaterialien (Hydroxylapatit).