Elektrische und magnetische Eigenschaften neuer Eisenoxide unter extremen Druck- und Temperaturbedingungen

• Antragstellerin: Professorin Carmen Sanchez-Valle, Ph.D., seit 10/2022
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 449164533

Die bekannten Eisenoxide mit Stöchiometrien FeO, Fe2O3, und Fe3O4 sind seit Urzeiten vielfätig untersucht und benutzt worden. Überraschend wurden nun kürzlich neue Oxide mit ungwöhnlichen Stöchiometrien und Strukturen entdeckt. Neuste Herstellungsverfahren unter hohen Drücken verbunden mit hohen Temperaturen sowie neuartige Untersuchungsverfahren basierend auf Synchrotronstrahlungstechniken machten diese Entdeckungen möglich. Ihre Kristallstrukturen und – bei Normaldruck – einige anderen Eigenschaften sind mittlerweile bekannt. Weitergehende Informationen wie die elektrischen und magnetischen Eigenschaften unter extremen Bedingungen (Druck und Temperatur) sind jedoch nur spärlich vorhanden.In diesem Projekt wollen wir diese Lücke schliessen und die elektrischen und magnetischen Übergänge dieser neuen Oxide unter hohen Drücken und über einen weiten Temperaturbereich untersuchen. Die notwendigen experimentellen Techniken basierend auf Synchrotronstrahlung und theoretischen Verfahren sind in unseren Gruppen entweder entwickelt oder seit langem angewandt worden.Die zentralen Techniken sind die kernresonante Streuung in Vorwärtsrichtung (NFS) und Mössbauerspektroskopie basierend auf der kürzlich entwickelten Synchrotron Mössbauerquelle (SMS). Beide Techniken basieren auf dem Mössbauereffekt entweder im Zeit- oder Energieraum. Diese Methoden haben in den letzten beiden Dekaden ihre Überlegenheit bei der Untersuchung elektrischer und magnetischer Eigenschaften unter extremen Bedingungen demonstriert. Speziell erleichtert die SMS-Spektroskopie die Untersuchungen komplexer Systeme mit vielen verschiedenen Phasen. Zur Zeit ist jedoch die Anwendung auf Strukturen größer als 10 m beschränkt, da das zentrale Element der SMS, ein Boratkristall, nicht die nötige Perfektion besitzt, um Strahlgrößen kleiner als 10 m zu gewährleisten.Daher wollen wir in diesem Projekt die Kristallqualität der Boratkristalle verbessern, um damit bessere Fokussierungseigenschaften zu erreichen und somit unsere anspruchsvollen Untersuchungen zu den Oxiden zu erleichtern. Wir haben langjährige Erfahrungen in der Herstellung von Einkristallen und erreichten bereits Erfoge in der Herstellung guter Boratkristalle.Perfekte Boratkristalle verbunden mit den herausragenden Eigenschaften der “neuen” ESRF (ESRF-EBS) und der vorgesehenen Installation einer SMS bei PETRA (Desy) würde diese Technik weiter an der Spitze der experimentellen Techniken halten. Die neuen Instrumente (SMS) würden nicht nur unsere Untersuchungen erleichtern, sondern auch die der neuartigen Oxide, die nur als Vielfachphasen existieren, möglich machen. Letztendlich wäre damit auch ein einzigartiges Instrument an den beiden Syncnhrotron-Instituten für andere Gruppen und Communities verfügbar.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Foundation for Basic Research, bis 3/2022
• Kooperationspartnerin: Dr. Natalia Kazak, bis 3/2022
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Ilya Kupenko, bis 10/2022