Experimentelle und theoretische Aufklärung der Strukturbildung ionischer Festkörper am Beispiel der binären Halogenide der zweiten Hauptgruppe

• Antragsteller: Professor Dr. Peter A. van Aken; Professor Dr. Martin Jansen; Professor Dr. J. Christian Schön
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 142009763

• Erstellungsjahr: 2015

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die Strukturbildung des Magnesiumdifluorids über die Tieftemperaturabscheidung konnte sowohl experimentell in-situ verfolgt werden als auch vollständig theoretisch simuliert werden. Die experimentellen Beobachtungen (TEM, XRD, Raman) sowohl der Gasphase als auch der abgeschiedenen Filme stimmen sehr gut mit den Rechnungen überein. Sie zeigen insbesondere, dass der abgeschiedene amorphe Film beim Anlassen zunächst eine bislang unbekannte metastabile nanokristalline CaCl2-artige Modifikation bildet, die durch ihre Einbettung in kleine amorphe und teilgeordnete Zwischenbereiche stabilisiert wird. Bei höheren Temperaturen verschwinden diese Grenzzonen und die verbleibende reine CaCl2-Phase wandelt sich in die thermodynamisch stabile Rutilmodifikation um. Für die höheren Homologen (CaF2, SrF2 und BaF2), die den Fluorittyp als thermodynamisch stabile Phase aufweisen, erwies es sich als deutlich schwieriger, amorphe Phasen zu erhalten, da sich die Volumenphase sehr leicht schon während der Abscheidung bildete. In den quasibinären Systemen konnten ebenfalls amorphe Phasen generiert werden, welche bei relativ hohen Temperaturen in den bereits bekannten Strukturtypen bzw. als feste Lösungen kristallisieren.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Phys. Rev. B 82 (2010) 115401
  N. Totò, J. C. Schön, M. Jansen
  
• Inorg. Chem. 50 (2011) 1563
  A. Bach, D. Fischer, Xiaoke Mu, W. Sigle, P. A. van Aken, M. Jansen
  
• Dissertation Univ. Saarbrücken 2012
  A. Bach
  
• J. Appl. Cryst. 46 (2012) 587
  R. Hund, J. C. Schön, S. Neelamraju, J. Zagorac, M. Jansen
  
• J. Chem. Phys. 137 (2012) 194319
  S. Neelamraju, A. Bach, J. C. Schön, D. Fischer, and M. Jansen
  
• Phys. Chem. Chem. Phys. 14 (2012) 1223
  S. Neelamraju, J. C. Schön , K. Doll, M. Jansen
  
• Dissertation TU Darmstadt 2013
  X. Mu
  
• Dissertation Univ. Stuttgart 2013
  S. Neelamraju
  
• J. Appl. Cryst. 46 (2013) 1105
  X. Mu, S. Neelamraju, W. Sigle, C. T. Koch, N. Totò, J. C. Schön, A. Bach, D. Fischer, M. Jansen, P. A. van Aken
  
• Inorg. Chem. 54 (2015) 782
  S. Neelamraju, J. C. Schön, M. Jansen