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2022-01-27T15:02:06Z

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Der '''Kirkendall-Effekt''' besteht darin, dass sich bei genügend hoher [[Temperatur]] bei zwei aneinanderliegenden [[Festkörper|festen]] [[Phase (Materie)|Phasen]] das [[Volumen]] der einen Phase verringert, während sich das Volumen der anderen Phase vergrößert. Der Effekt wird besonders gut sichtbar, wenn die [[Phasengrenze]] vorher markiert war, da man dann eine Verschiebung der Markierung relativ zur äußeren Probengeometrie beobachtet. Die Phasengrenze wandert nicht selbst, sondern es bewegt sich Materie zwischen den Phasen und damit die Position der Phasengrenze relativ zur äußeren Probengeometrie.

== Geschichte ==
[[Bild:KirkendallEffektSchemat.png|thumb|Schematische Darstellung des Kirkendall-Effekts]]
Der Kirkendall-Effekt wurde nach [[Ernest Kirkendall]] (1914–2005) benannt, der die Volumenänderungen während seiner [[Doktorarbeit]]<ref>E. Kirkendall, L. Thomassen, C. Upthegrove: ''Rates of Diffusion of Copper and Zinc in Alpha Brass.'' In: ''Transactions of the AIME.'' 133, 1939, S. 186–203.</ref> Ende der 1930er Jahre beobachtete, wobei er allerdings noch nicht die richtige Interpretation gab. 1942 und 1947 veröffentlichte Kirkendall zwei Arbeiten,<ref>{{Literatur | Autor=E. O. Kirkendall | Titel=Diffusion of zinc in alpha brass | Sammelwerk=Transactions of the AIME| Band=147 | Jahr=1942 |Seiten=104–109}}</ref><ref>{{Literatur | Autor=A. D Smigelskas, E. O Kirkendall | Titel=Zinc diffusion in alpha brass | Sammelwerk=Transactions of the AIME| Band=171 | Jahr=1947 | Seiten=130–142}}</ref> die auch die Tragweite der Entdeckung beschreiben. Erst ab 1950, als auf einer Konferenz einer der Gegner von Kirkendalls Interpretation ([[Robert F. Mehl]]) überzeugt wurde, begann diese sich durchzusetzen.

== Beschreibung ==
Kirkendall beobachtete den Effekt an Metallen bzw. [[Legierung]]en, insbesondere bei [[Kupfer]]/[[Messing]], das z. B. auf 780 °C erhitzt wurde. Mit seiner Mitarbeiterin Alice Smigelskas konnte er die Verschiebung der Phasengrenze mit Hilfe von [[Molybdän]]<nowiki></nowiki>drähten sichtbar machen, die an der Phasengrenze eingebracht worden waren; diese Markierungsdrähte verschieben sich dann entsprechend.

Oft entstehen in der Phase, die ihr Volumen verringert, auch charakteristische Löcher nahe der Phasengrenze, die ''Kirkendall-Löcher''. Diese beeinflussen zusammen mit den Volumenänderungen die Stabilität von Metallverbindungsstellen, weshalb der Kirkendall-Effekt auch praktische Bedeutung hat, beispielsweise in der [[Reaktortechnik]] oder in der [[Halbleitertechnik]], wenn dort Verbindungsstellen zwischen [[Aluminium]] und [[Gold]] genutzt werden.

Die Bedeutung des Kirkendall-Effekts liegt insbesondere darin, dass damit nachgewiesen wurde, dass [[Diffusion]] im Festkörper über [[Leerstelle]]n erfolgt. (Die Alternativen direkter Platztausch oder Ringtausch von Teilchen wurden bisher nicht beobachtet.) Der Kirkendall-Effekt entsteht durch einen Fluss von Leerstellen zwischen den Phasen. Dieser wiederum entsteht zwangsläufig, wenn die [[Beweglichkeit (Physik)|Beweglichkeit]] der Atome der verschiedenen Phasen unterschiedlich ist, wenn sich also die [[Diffusionskonstante]]n unterscheiden.

== Literatur ==
* Hideo Nakajima: ''The Discovery and Acceptance of the Kirkendall Effect: The Result of a Short Research Career.'' In: ''JOM.'' 49, Nr. 6, 1997, S. 15–19 (Geschichte des Kirkendall-Effekts und der Durchsetzung der Interpretation; [http://www.tms.org/pubs/journals/JOM/9706/Nakajima-9706.html HTML-Version]; Englisch).

== Weblinks ==
*Friedhelm Frerichs: ''[http://docserver.bis.uni-oldenburg.de/publikationen/dissertation/2001/freunt01/pdf/kap01.pdf Einleitung: Einführung zum Kirkendall-Effekt].'' In: ''Untersuchungen zum Kirkendall-Effekt im gesamten Konzentrationsbereich von binären Diffusionssystemen.'' Dissertation, Universität Oldenburg, 2001.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Physikalische Chemie]]
[[Kategorie:Metallkunde]]

Kirkendall-Effekt - Versionsgeschichte

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