Vision

Geologische Prozesse wirken über ausgedehnte Längen- und Zeitskalen, die kompli- ziert einzuschätzen und vorherzusagen sind. Sie sind jedoch essentiell z.B. für eine wissensbasierte Wahl geologischer Verwahrungsorte für nuklearen Abfall. Gesteine und ihre Minerale beinhalten Informationen über ihre Entstehung und Umwandlungen aufgrund von Temperatur- und Druckänderungen, Wechselwirkungen mit Wasser und Deformationen. Diese Entwicklung kann mittels Geo-Thermochronologie in Mineralen, wie Zirkon, Apatit, Feldspäten und Schichtsilikaten, entschlüsselt werden. Umgebungseinflüsse und der spontane radioaktive Zerfall von Spurenelementen in diesen Mineralen verursachen Bewegung und Aufstauung von Mikrostrukturdefekten, Strahlungsschäden und Entwicklung und Abbau lokaler Inhomogenitäten. Ein tiefgreifendes Wissen über die Langzeitentwicklung dieser Defekte in geologischen Materialien würde zu genaueren Altern, zuverlässigeren Schätzungen von Prozessraten und damit zu besseren Interpretationen und Vorhersagen geologischer Phänomene führen.

Im Gegensatz dazu haben rasante Fortschritte in der Materialwissenschaft zu einem atomistischen Verständnis des Wechselspiels von Defektprozessen, auch bekannt als kooperative Phänomene, geführt. Dies beinhaltet ein beeindruckendes Arsenal von experimentellen und theoretischen Techniken, das Materialeigenschaften in Beziehung zu Festkörperreaktionen, Diffusionsprozessen, Mikrostruktur- und Punktdefekten sowie inneren Grenz- und Oberflächen setzt.

Basierend auf dem Verständnis der Langzeitentwicklung und des Einflusses kooperati- ver Phänomene in geologischen Materialien wird der Exzellenzcluster TRI-X Prozesse mit extrem langsamer Kinetik unter Bedingungen in der Erdkruste mittels Methoden der Materialwissenschaft aufklären. TRI-X wird die strategische Zusammenarbeit der Geo- und Materialwissenschaften weiter stärken für

  • das Verständnis von kooperativen Phänomenen, Transport- und Grenzflächenprozessen in ausgewählten Mineralen und deren quantitativer Beschreibung;
  • die Bewertung der Anwendbarkeit dieser Modelle über verschiedene Längen- und Zeitskalen, um das Verständnis geologischer Prozesse zu verbessern;
  • die Verbesserung existierender Datierungsmethoden und die Entwicklung neuer Datierungsmethoden, basierend auf dem Verständnis kooperativer Phänomene und der Verwendung abgeleiteter Parameter als Chronometer.

TRI-X wird genaue und verlässliche Techniken zur Quantifizierung von Langzeitraten, ein besseres Verständnis der ablaufenden Prozesse beim Materialrecycling in der Erde und des Langzeitverhaltens von mineralischen Wirtsphasen für den sicheren Einschluss von radioaktiven oder anderen Abfällen über geologische Zeitskalen liefern. Ein grundlegendes Verständnis extrem langsamer Kinetik ist auch ein Gewinn für die Materialwissenschaft, da Änderungen von Materialeigenschaften für Zeiträume von mehr als hundert Jahren nicht vorhergesagt werden können. In diesem strategischen Bereich wird eine internationale Graduiertenschule junge Fachleute ausbilden, um das Verhalten, die Evolution und die Funktionalität von Materialien unter Extrembedingungen über lange Zeit zu verstehen.