Facetten und kristallographische Facetten

Facetten bezeichnen in der Werkstoffwissenschaft wohldefinierte, meist ebene Bereiche einer Oberfläche, die durch spezifische kristallographische Orientierungen charakterisiert sind. Auf atomarer Ebene entsprechen Facetten bestimmten Netzebenen mit niedriger Miller-Indexierung (z. B. {111}, {100}), die energetisch besonders günstig sind.

Kristallographische Facetten entstehen typischerweise durch anisotrope Oberflächenenergie. Flächen mit minimaler spezifischer Oberflächenenergie werden bevorzugt ausgebildet und bestimmen gemäß der Wulff-Konstruktion die Gleichgewichtsform von Kristallen und Partikeln. Dies ist besonders relevant bei Einkristallen, Dünnschichten und Nanopartikeln, bei denen das Verhältnis Oberfläche/Volumen groß ist.

Facettierung beeinflusst eine Reihe funktionaler Eigenschaften: (i) mechanisch durch bevorzugte Gleitsysteme und Spaltflächen; (ii) chemisch durch orientierungsabhängige Adsorption, Korrosion und Oxidation; (iii) katalytisch durch unterschiedliche Oberflächenreaktivität verschiedener Facetten. In der Nanokatalyse werden etwa gezielt Partikel mit dominanten {111}- oder {100}-Facetten synthetisiert, um Reaktionsraten und Selektivität zu steuern.

Experimentell werden Facetten mittels Elektronenmikroskopie und Beugungsverfahren charakterisiert, oft in Kombination mit orientierungsauflösenden Methoden wie EBSD. Theoretisch werden Facettenstabilität und -morphologie über Dichtefunktionaltheorie, Oberflächenenergie-Berechnungen und Phasengleichgewichtsmodelle beschrieben.

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