Mechanochemie oxidischer und fluoridischer Nichtgleichgewichtsphasen: Mechanosynthese, Festkörperkinetik und spektroskopische Eigenschaften

• Antragsteller: Professor Dr. Paul Heitjans; Dr. Vladimir Sepelák; Professor Dr. Martin Wilkening
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 142911196

Das Projekt beschäftigt sich mit der gezielten mechanochemischen Synthese und strukturellen Charakterisierung von neuen kristallinen oxidischen und fluoridischen Nichtgleichgewichtsphasen. Während in der ersten Förderperiode vor allem Systeme welche im Perowskit-, Olivin-, Granat-, Fluorit- und Spinellstruktur kristallisieren untersucht wurden, soll die Arbeit in der zweiten Förderperiode auf komplexere Systeme wie (i) mullit-artige Oxide der Zusammensetzung Bi2X4O9/10 (X = Ga3+, Fe3+, Al3+, Mn3+, Mn4+), (ii) Pyroxene wie z. B. LiYSi2O6 (Y = Fe3+, Al3+, Cr3+) und Li2ZSiO4-Verbindungen (Z = Fe2+, Mn2+, Co2+, Ni2+) ausgedehnt werden. Auch weitere fluoridische Systeme wie z. B. BaSnF4, BaMgF4 und metastabile Komposite basierend auf SnF2 sollen dabei berücksichtigt werden. Darüber hinaus sollen komplexere Fragestellungen bezüglich der metastabilen strukturellen Konfigurationen, die sich im Falle einiger der in der ersten Förderperiode untersuchten Systeme ergeben haben, in Kooperation mit theoretisch arbeitenden Gruppen bearbeitet werden. Im Vordergrund steht dabei das Studium der zugehörigen Bildungsmechanismen und -kinetiken unter Einbeziehung von Untersuchungen zur thermischen Stabilität der Verbindungen hinsichtlichlokaler atomarer und elektronischer Strukturen. Zum Einsatz kommen vornehmlich komplementäre nukleare Sondenmethoden wie die NMR- und Mössbauerspektroskopie, die es auch ermöglichen, die Relaxationspfade in die Gleichgewichtszustände sowie die zugehörige Kinetik zu erfassen. Neben der Bestimmung der Mikrostruktur der metastabilen Verbindungen bildet das Studium der dynamischen, elektrischen und magnetischen Eigenschaften den zweiten Schwerpunkt des Vorhabens. Schließlich soll das Projekt dazu beitragen, die strukturbildenden Faktoren verstehen zu lernen, welche die Bildungsmechanismen von mechanosynthetisierten Nichtgleichgewichtsphasen bestimmen, um sie in gewünschter Weise für die Synthese von neuen Funktionsmaterialien zu manipulieren.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1415: Kristalline Nichtgleichgewichtsphasen - Präparation, Charakterisierung und in situ-Untersuchung der Bildungsmechanismen
• Internationaler Bezug: Österreich