Temperaturabhängige Beugungsuntersuchungen von UO2- und Tellur-Einkristallen und Bestimmung ihrer thermisch diffusen Streuung mit hochenergetischen Röntgenstrahlen

• Antragsteller: Professor Dr. Björn Winkler; Dr. Martin von Zimmermann
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445693801

Ziel des Projekts ist es, mit hochenergetischer (100 keV) Röntgenstrahlung Einkristallbeugungsuntersuchungen an UO2 und Tellur durchzuführen. Die geplanten Messungen werden es erlauben, die Struktur von UO2 unterhalb der Neel-Temperatur zu verfeinern und eine Vorhersage bezüglich der Intensitäten von Bijvoet-Paaren in Tellur zu überprüfen. Mit thermisch diffuser Streuung sollen die thermoelastischen Koeffizienten von beiden Phasen über eine großen Temperaturbereich bestimmt und verstanden werden.Die kürzlich in Betrieb genommenen Beamline P21.1@PETRA III soll genutzt werden, um Hypothesen über die Position der Sauerstoffatome in UO2 unterhalb der Neel-Temperatur (bei 30.8 K) zu bestimmen. Das heute genutzte Strukturmodell ist über 40 Jahre alt und beruht auf einer indirekten Analyse der Winkelabhäbgigkeit der Intensität von magnetischen Reflexen. Diese Modell ist nie mit hochaufgelösten Beugungsdaten verfeinert worden. Mit Messungen an P21.1 werden wir strukturelle Änderungen, die mit dem Phasenübergang erster Ordnung bei 30.8 K verknüpft sind, mit bislang nicht erreichter Genauigkeit bestimmen können.Mit dem selben Aufbau möchten wir eine Vorhersage zu Intensitätsverhältnissen in Bijvoet-Paaren in Tellur überprüfen. Wenn das zugrundeliegende Modell zuverlässig ist, würde dies eine neue Art der Bestimmung der absoluten Struktur von monoatomaren azentrischen Kristallen erlauben.Für beide Verbindungen soll die Temperaturabhängigkeit der thermisch diffusen Streuung bestimmt werden. Damit soll verstanden werden, warum in UO2 Komponenten des elastische Tensors beim Abkühlen über ein sehr großes Temperaturintervall stark abnehmen, und wie sich die Wechselwirkungen zwischen und in den Ketten in Tellur beim Aufheizen bis zum Schmelzpunkt ändern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen