Detailseite
Projekt
Untersuchungen zur Selbstorganisation und Keimbildung metastabiler Bismutoxidmodifikationen
Antragsteller
Professor Dr. Michael Mehring; Professor Dr. Christoph A. Schalley; Professor Dr. Norbert Stock; Professor Dr. Dirk Zahn
Fachliche Zuordnung
Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
Förderung
Förderung von 2009 bis 2017
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 141805253
Die bisher von unserer Projektgruppe im SPP 1415 durchgeführten Untersuchungen gaben durch den konzertierten Einsatz von Theorie und Experiment einen ersten Einblick in die Nukleation, Stabilität und Bildungsmechanismen von Bismutoxidoclustern. Die Bismutoxidocluster dienen als molekulare Vorstufen für die Synthese verschiedener kristalliner Motive von metastabilen Bismutoxidpolymorphen. Die Arbeiten zu den Bedingungen und Mechanismen der Bildung von metastabilen Bismutoxidpolymorphen werden in der folgenden Förderperiode fortgeführt und erweitert. Unter anderem soll durch die Verwendung von Additiven, welche die Aggregate in Lösung stabilisieren, und durch die Wahl der Reaktionsbedingungen der Wachstumsprozess von Bismutoxidoclustern gezielt gesteuert werden. Die anschließende Hydrolyse liefert metastabile Bismutoxidpolymorphe. Ionenmobilitäts- und ESI-massenspektrometrische Experimente dienen dazu, den Prozess der Nukleation in situ aus Lösung zu verfolgen und den Einfluss der Additive zu studieren. Ergänzt werden die Untersuchungen durch DOSY-NMR, Lichtstreuungsexperimente und insbesondere durch in situ Synchrotron- und Röntgenbeugungsmethoden. Erste kristalline Stufen in Lösung sollen identifiziert und Wachstumsmechanismen aufgeklärt werden. Begleitend zum Experiment sollen Molekulardynamiksimulationen ein tiefergehendes Verständnis der Keimbildung liefern. Hierbei steht die Modellierung von Prozessen, welche zur Bildung von unterschiedlich großen Bismutoxidoclustern und letztendlich zu Bismutoxidpolymorphen führen, im Vordergrund. Durch den Einsatz von Blitzlichtphotolyse und Plasmabestrahlung sollen Nicht-Gleichgewichtsbedingungen für die Zersetzung der Bismutoxidvorstufen geschaffen werden, um neue metastabile Polymorphe des Bismutoxids zugänglich zu machen. Die hohe Reaktivität von stabilisierten β-Bi2O3-Nanopartikeln soll zur Darstellung von metastabilen homo- und heterometallischen Bismutoxiden genutzt werden, z. B. durch mechanochemische Umsetzung mit reaktiven Metalloxiden.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
