Wissenschaftsbild des Monats

Mikrokosmos Minerale

Was aussieht, wie ein Vogelnest, das aus einem Felsen herausragt, ist in Wirklichkeit der mikroskopische Schnappschuss eines daumennagelgroßen Ausschnitts einer Gesteinsprobe. Aufgenommen haben ihn Geologen des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR). Gestochen scharf zeigt das Bild, was dem bloßen Auge verschlossen bleibt: das Mineral Baryt, das von spitzen Nadeln eines unbekannten kupferhaltigen Calcium-Sulfats umgeben ist.

Möglich wurde diese Aufnahme durch die hochauflösende Rasterelektronen-Mikroskopie (REM). Die Vergrößerung zeigt, wie die verschiedenen Minerale miteinander verwachsen sind. Zudem können die Forscher so die Gesteine auf nur wenige Mikrometer genau vermessen. Diese Informationen helfen dabei, mechanische Aufbereitungsverfahren zu verbessern, mit denen begehrte Rohstoffe in den Gesteinsproben von wertlosen Bestandteilen getrennt werden

Bei der REM rastert ein gebündelter Elektronenstrahl die Oberfläche einer Probe in vorgegebenem Abstand ab. Die Elektronen, die dabei auf die Materialoberfläche geschleudert werden, erzeugen durch eine Wechselwirkung mit der Probe mehrere Signale. Zum einen die sogenannten Sekundärelektronen. Dies sind von der Oberfläche reflektierte Elektronen des primären Strahls, die ein seitlich angebrachter Kollektor „einfängt“. Sie enthalten Informationen über die Beschaffenheit der Oberfläche.

Weitere Anhaltspunkte liefern zum anderen die sogenannten Rückstreuelektronen. Diese dringen in das Material ein und werden von dort je nachdem auf welches Element sie treffen mehr oder weniger stark zurück zum Detektor gestreut. Dadurch lässt sich erkennen, ob das Mineral aus schwereren oder eher leichteren Elementen besteht.

Forschung, die sich mit der effizienten Nutzung mineralischer und metallhaltiger Rohstoffe beschäftigt, betreiben am HZDR vor allem die Wissenschaftler des Helmholtz-Instituts Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF). Seit seiner Gründung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Jahr 2011 werden dort innovative Verfahren zur Erkundung, Gewinnung, Aufbereitung, Veredelung und zum Recycling von Rohstoffen entwickelt.

Foto: HZDR/Thomas Heinig

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