Silikate, also Mineralien, die Silizium und Sauerstoff enthalten, sind auf unserem Planeten sehr häufig. Sand, Steine und Felsen unter uns bestehen großteils aus Silikaten, und Silikate können CO₂ aus der Luft binden. Durch Verwitterung entstehen aus Silikaten Tonminerale und sie kommen schließlich als Bestandteil im Erdboden vor, wo sie wichtige Nährstoffe für Pflanzen freisetzen. Schließlich kommen Silikat-Teilchen auch als Staub in der Atmosphäre vor; dort bilden sie Keime für Eiskristalle und beeinflussen die Wolkenbildung. Diese Silikatteilchen beeinflussen daher das Wetter und Klima.

Die meisten dieser Phänomene beruhen auf Prozessen an der Oberfläche der Silikate: Moleküle adsorbieren und reagieren dort, es können andere Moleküle freigesetzt werden und es entstehen schlussendlich auch Verwitterungsprodukte. Die Struktur der Oberfläche auf atomarer Skala – Zusammensetzung, kristallographische Orientierung, exakte Anordnung der Atome, Defekte, Ladungsverteilung – bestimmt die Eigenschaften.

Trotzdem weiß man heute nur sehr wenig über die Oberflächen von Silikaten, und das hat praktische Gründe: Diese Mineralien sind gute elektrische Isolatoren, daher können sie mit vielen Methoden der Oberflächenphysik und -chemie, wie beispielsweise mit dem Rastertunnelmikroskop, nicht untersucht werden. Die fortschreitende Entwicklung des Rasterkraftmikroskops (non-contact atomic force microscope, nc-AFM) mit atomarer Auflösung ermöglicht uns, diese Hürden zu überwinden. Wir verwenden hochaufgelöste AFM-Messungen zusammen mit Röntgen-Photoelektronenspektroskopie und Rechnungen mittels Dichtefunktionaltheorie, um wichtige Erkenntnisse über diese Oberflächen zu gewinnen.