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Projekt
Accurate charge density determination in Zintl phases - Akkurate Bestimmung der Ladungsdichten in Zintl-Phasen
Antragsteller
Professor Dr. Thomas F. Fässler
Fachliche Zuordnung
Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
Förderung
Förderung von 2009 bis 2013
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 132218172
Das Zintl-Klemm-Busmann-Konzept stellt eines der leistungsfähigsten Konzepte zum Verständnis der chemischen Bindung in (polaren) intermetallischen Phasen dar. Die so genannten Zintl-Phasen bestehen aus einem elektropositiven Metall (Alkali-, Erdalkali- oder Seltenenerdmetall) und einem elektronegativeren Metall oder Halbmetall des p-Blocks der Gruppe der Triele, Tetrele oder Pentele. Die chemische Bindung in Zintl-Phasen kann formal mit einem vollständigen Übertrag der Valenzelektronen des elektropositiven Elements auf das elektronegative Element beschrieben werden. Reicht die Anzahl der übertragenen Elektronen nicht aus um die Oktettregel zu erfüllen, werden kovalente, lokalisierte und gerichtete 2e2c-Bindungen ausgebildet, wodurch letztlich polyanionische Teilstrukturen entstehen. Das Anliegen des vorgelegten Projekts ist die Überprüfung dieses Konzepts mittels Ladungsdichtestudien. Um vergleichbare Resultate zu erhalten, werden die Untersuchungen hauptsächlich auf das System Ca-Si beschränkt. Zur Darstellung geeigneter Einkristalle werden typische Hochtemperatursynthesen verwendet. Parallel wird die Möglichkeit überprüft, die Verbindungen über chemische Transportreaktionen zu synthetisieren. Die Ladungsdichten der Verbindungen werden nach einer sorgfältigen Aufbereitung der aus den hoch auflösenden Röntgen- und Neutronenbeugungsexperimenten erhaltenen Daten ermittelt. Neben einer Analyse der Deformationsdichten und der Elektronendichte unter Anwendung des Atoms-In-Molecules (AIM) Formalismus wird die Elektronenlokalisierungsfunktion (ELF) aus den experimentellen Daten approximiert werden. Ergänzt werden die Untersuchungen durch Berechnungen der elektronischen Struktur, um ebenfalls eine quantenchemische Beschreibung der chemischen Bindung zu erhalten. Bereits im Einreichungsantrag wurde auf die besondere Bedeutung von Ladungsdichtebestimmungen in Zintl-Phasen hingewiesen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
