Die Forschungsgruppe Grenzflächengeochemie am GFZ ist ein sehr internationales, dynamisches und interdisziplinäres Team, das sich mit Forschungsthemen aus der Biogeochemie, den Materialwissenschaften, der chemischen Physik und der anorganischen (Geo-)Chemie beschäftigt. Unser Schwerpunkt liegt auf der quantitativen Aufklärung von "Grenzflächenreaktionen", die biogeochemische Prozesse antreiben und steuern. Solche Prozesse prägen die Oberfläche und die (Nah-)Untergrundumgebungen unseres Planeten, von der Nano- bis zur Globalskala. Wir kombinieren experimentelle und feldbasierte Ansätze mit modernsten analytischen Elektronen- und Röntgen-Charakterisierungstechniken und gewinnen grundlegende Erkenntnisse über Grenzflächenreaktionen und ihre Auswirkungen auf den Kreislauf von Kohlenstoff, Nährstoffen und Spurenelementen in abiotischen und biotischen Systemen.

Im Einzelnen konzentrieren wir uns auf drei Hauptforschungsthemen:

1. Mineralchemie und (Bio)Geochemie: Reaktionen an Mineralfluid-Mikroben-Grenzflächen und -Oberflächen beeinflussen alle (bio)geochemischen Prozesse auf der Erde und anderswo. Wir konzentrieren uns bei diesem Thema vor allem auf die Biomineralisierung, den Nährstoff- und Spurenelementzyklus und die Schadstoffdynamik. Wir untersuchen Mechanismen und Kinetik der mineralischen Nukleation und des Wachstums und bewerten, wie diese Prozesse durch die Speziation, Sequestrierung oder Freisetzung/Transport von wichtigen anorganischen und organischen Verbindungen beeinflusst oder beeinflusst werden.
2. Biodiversität, Funktion und Geochemie der glazialen Umgebung: Die sich schnell verändernden polaren Ökosysteme sind eine Folge des globalen Klimawandels und treiben den Anstieg des Meeresspiegels voran. Wir untersuchen die kombinierten biologischen und geochemischen/mineralogischen Mechanismen, die die Dynamik der Schnee- und Eisschmelze vor allem in arktischen Umgebungen regeln. Unsere Ergebnisse bestimmen wichtige (Bio-)Albedo-Parameter, die in globalen Klimamodellvorhersagen verwendet werden.
3. Elektronenmikroskopische Studien über Geo(bio)materialien: Wir spezialisieren uns auf die Charakterisierung eines breiten Spektrums von Mineralien, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Silikate, (Oxyhydr)Oxide, Sulfide, Sulfate, Karbonate und Phosphate. Darüber hinaus konzentrieren wir uns auf die Charakterisierung komplexer Systeme, bei denen weich-harte (Mikroben-Mineral-)Grenzflächen die grundlegende Rolle bei der Gestaltung von Reaktionen in laborproduzierten und natürlichen Proben spielen. Wir entwickeln neuartige hochauflösende Elektronenbildgebungs- und Spektroskopiewerkzeuge, die mit komplexen Probenumgebungen verbunden sind (z.B. Flüssigphasen- und kryogene TEM, Kryo-SEM), für die Charakterisierung aller Arten von Geo-Biomaterialien.