Bielefelder Mathematiker publizieren in "Nature"
Darstellung einer Zeolithstruktur als Pflasterung
Am 12. August wird in der renommierten naturwissenschaftlichen Fachzeitschrift "Nature" ein gemeinsamer Beitrag der Bielefelder Mathematiker Prof. Dr. Andreas Dress, Dr. Olaf Delgado und Privatdozent Dr. Daniel Huson, des Chemikers Prof. Dr. Jacek Klinowski von der Universität Cambridge und des Kristallographen Prof. Dr. Alan Mackay von der Universität London erscheinen. Der Artikel trägt den Titel "Systematic Enumeration of Crystalline Networks", zu Deutsch: "Systematische Aufzählung kristalliner Netzwerke". Er beschreibt eine mathematische Methode, mit der per Computer sehr systematisch mögliche Kristallstrukturen aufgezählt und untersucht werden können. Dieses neue Verfahren könnte nicht nur zur Entdeckung vieler neuer Werkstoffe führen, sondern auch helfen, den internen Aufbau und die Eigenschaften von Kristallen besser zu verstehen.
Die Zeitschrift "Nature" ist dafür bekannt, extrem anspruchsvoll in der Auswahl der abgedruckten Beiträge zu sein. Eine Veröffentlichung dort gilt daher als besondere Auszeichnung und ist in der Regel die Frucht jahrelanger hervorragender Forschertätigkeit.
Der Erfolg der neuen Methode beruht auf einer Idee, die aus der Untersuchung sogenannter mikroporöser Materialien wie zum Beispiel Zeolithen stammt. Diese sind von mikroskopisch kleinen Hohlräumen und Kanälen durchsetzt, die Moleküle bestimmter Größen hindurchlassen und andere festhalten. Zeolithe werden zum Beispiel eingesetzt, um Flüssigkeit zu binden, oder sie dienen als Filter in der Verarbeitung von Erdöl. Manchmal sind die Hohlräume wie die Blasen in einem Seifenschaum gepackt. Sie bilden dann eine sogenannte Pflasterung, aus der sich die eigentliche Kristallstruktur als eine Art Skelett herausfiltern läßt.
Pflasterungen der Ebene sind lückenlose Überdeckungen der ebenen Fläche mit geometrischen Figuren ("Pflastersteinen"), die bestimmte Regelmäßigkeiten aufweisen - so, wie sie in etwa in
mittelalterlichen Kirchenfußböden vorkommen. Im dreidimensionalen Fall wird entsprechend der Raum mit dreidimensionalen Gebilden ausgefüllt.
Pflasterungen sind seit vielen Jahren ein Forschungsgegenstand der Bielefelder Wissenschaftler. Mitte der achtziger Jahre legte Dress den Grundstein zur sogenannten kombinatorischen Pflasterungstheorie. Seine Schüler Delgado und Huson prägten die Theorie entscheidend mit und interessierten sich insbesondere für deren praktische Umsetzung. In den letzten Jahren publizierten sie eine ganze Reihe mathematischer Schriften, die sich mit der Klassifikation von räumlichen Pflasterungen beschäftigen. In Zusammenarbeit mit den oben erwähnten englischen Wissenschaftlern gelang schließlich die Anwendung auf die Konstruktion möglicher Kristalle. Dabei ist man durchaus nicht auf mikroporöse Materialien beschränkt. Auch relativ dichte Strukturen wie zum Beispiel die von Diamant lassen sich als Skelette räumlicher Pflasterungen rekonstruieren.
Der Nature-Artikel enthält neben einer Beschreibung des Verfahrens und einer Zusammenfassung erster konkreter Ergebnisse auch einige Abbildungen, welche die verwirrende Vielfalt und Schönheit der gefundenen Strukturen zeigen.
Weitere Informationen bei:
Dr. Olaf Delgado
Tel. 0521-106-4765 oder -3857 (Frau Jordan, Sekretariat)
Email: delgado@mathematik.uni-bielefeld.de
Diese Pressemitteilung inklusive der Abbildung ist auch unter der Internet-Adresse
http://www.uni-bielefeld.de/presse/pm zu finden.
