Kontakt

Porträt Prof. Dr. Fischer, Cornelius; FWOT

Prof. Dr. Cornelius Fischer

Abtei­lungs­leiter
Reakti­ver Transport
c.fischerAthzdr.de
Tel.: +49 351 260 4660

Katrin Gerstner

Sekretärin Reakti­ver Transport / Neuroradiopharmaka
For­schungs­stelle Leipzig
k.gerstnerAthzdr.de
Tel.: +49 351 260 4601

Nadja Pedrosa Gil

Administrative Mitarbeiterin Reakti­ver Transport
Administrative Mitarbeiterin Neuroradiopharmaka
n.pedrosa-gilAthzdr.de
Tel.: +49 351 260 4690

Soziale Medien

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Abteilung für Reaktiven Transport

In der Abteilung Reaktiver Transport untersuchen wir die Heterogenität der Reaktivität von Materialoberflächen, insbesondere bei Sorptions- und Lösungsreaktionen. Wir verwenden experimentelle und numerische Methoden zur Quantifizierung und Vorhersage von Oberflächenreaktionsraten. Transport in komplexen porösen Materialien ist ein weiterer wichtiger Aspekt unserer Arbeit. Wir entwickeln konservative und reaktive Radionuklidtracer mit Hilfe unseres Zyklotronlabors und wenden die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) an. Wir entwickeln und verwenden numerische Methoden zur Transportanalyse auf der Porenskala und darüber hinaus. Unsere Forschung wird durch Anwendungen in der nuklearen Sicherheitsforschung motiviert und vorangetrieben und stellt wichtige Verbindungen zu den Erd-, Umwelt- und Materialwissenschaften her.

Foto: PET-Scan eines Bohrkerns mit <sup>22</sup>Na-Diffusion  ©Copyright: PD Dr. Cornelius Fischer

Neuste Publikation

Pulsating dissolution of crystalline matter: A transport- or surface-controlled process?

Schabernack, J.; Fischer, C.

Abstract

Rate maps quantify the variability of surface rates during the dissolution of crystalline matter. Recently, highly spatially resolved rate maps revealed the existence of rhythmic pulses of the material flux from the crystal surface. The mechanism underpinning this behavior is not yet understood but the two potential influencing factors are surface-controlled or transport-controlled conditions that may govern the resulting pulsating reaction kinetics in the system. In this study, we apply two numerical methods to identify the dominating mechanism of pulsating dissolution. First, the influence of solute transport is simulated using a reactive transport model (RTM), which yields dissolution rates and concentration distribution due to the flow field, i.e., extrinsic reactivity. Second, the influence of intrinsic surface reactivity inherent to the material is simulated using kinetic Monte Carlo (KMC) simulations, where the distribution of reactive sites over time is observed on an atomic scale. Local dissolution rates can be reproduced with RTM, but no kinetically effective periodic changes of the concentration gradients can be observed and no new dissolution pulses are generated. Control via periodic changes in extrinsic reactivity is thus ruled out as a governing mechanism. In contrast, pulsating dissolution is clearly observed in KMC simulation, leading to the conclusion that the self-assembly of varying reactive surface building blocks causes the pulsating dissolution. The simulation results suggest that etch pits generate regions with a high number of steps of single crystal layers and, consequently, with sites of increased reactivity at periodic intervals. These steps move over the crystal surface outward from the pit center and are followed by a region with a low number of surface steps. Only when the steps reach a certain spacing to the center new steps are generated at the transition between the hollow core and the etch pit. This self-assembly is observed as a fundamental behavior of crystalline dissolution in KMC models, without any additional parametrization. It thus represents a fundamental mechanism in crystal dissolution and should be considered for an accurate atomic understanding of crystal dissolution.

Keywords: Surface reactivity; Pulsating dissolution; Kinetic Monte Carlo; Reactive transport; Calcite

Verknüpfte Publikationen

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-37368


Team

Foto: Gruppenbild der Abteilung

Reaktiver Transport

Leitung/ Sekretariat

NameGeb./Raum+49 351 260EmailPosition/Aufgaben
Fischer Prof. Dr., CorneliusL9.3/2124660
c.fischerAthzdr.deAbteilungsleiter
Gerstner, KatrinL9.3/2174601
k.gerstnerAthzdr.deSekretärin Reaktiver Transport / Neuroradiopharmaka
Forschungsstelle Leipzig
Pedrosa Gil, NadjaL9.3/2214690
n.pedrosa-gilAthzdr.deAdministrative Mitarbeiterin Reaktiver Transport
Administrative Mitarbeiterin Neuroradiopharmaka

Mitarbeiter

NameGeb./Raum+49 351 260EmailPosition/Aufgaben
Becker, AlexandraL9.3/2114692
a.beckerAthzdr.deDoktorandin
Eren, IsmailL9.3/2114692
i.erenAthzdr.deDoktorand
Gouatieu Dongmo, ElviraL9.3/2114692
e.gouatieu-dongmoAthzdr.deDoktorandin
Kulenkampff Dr., JohannesL9.3/2024663
j.kulenkampffAthzdr.deWissenschaftlicher Mitarbeiter
Lindemann Dr., MarcelL9.3/3184629
m.lindemannAthzdr.de
Lippold Dr. habil., HolgerL9.3/4014672
h.lippoldAthzdr.deWissenschaftlicher Mitarbeiter
Lösel, DagmarL9.3/4024673
d.loeselAthzdr.deChemisch-technische Assistentin
Schöngart, JannL9.3/2224658
j.schoengartAthzdr.deDoktorand
Schößler, ClaudiaL9.3/4024674
c.schoesslerAthzdr.deChemielaborantin
Zhou, WenyuL9.3/211w.zhouAthzdr.deDoktorand

Weitere Mitarbeiter

NameGeb./Raum+49 351 260EmailPosition/Aufgaben
Franke Dr., KarstenL9.3/3184629
k.frankeAthzdr.deWissenschaftlicher Mitarbeiter

Adresse

Abteilung Reaktiver Transport
Institut für Ressourcenökologie
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf e. V. (HZDR)
Forschungsstelle Leipzig

Permoserstr. 15
04318 Leipzig