Formation of Mn2O3 by radioparagenesis from 55Fe2O3

• Applicant: Professor Dr. Björn Winkler
• Subject Area: Mineralogy, Petrology and Geochemistry
• Term: from 2012 to 2017
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 233454910

Ein neuer Ansatz zur Synthese von kristallinen Phasen fern vom Gleichgewicht wurde kürzlich unter dem Titel "Radioparagenese" beschrieben. Dabei handelt es sich um eine Methode, bei der sich ein in eine Kristallstruktur eingebautes radioaktives Element in ein Element umwandelt, das mit seinem Platz in der Kristallstruktur inkompatibel ist, während die Kristallstruktur unverändert bleibt. Aufgrund der experimentellen Schwierigkeiten war dies bisher ein theoretisches Konzept. Wir haben nun die einzigartige Möglichkeit, eine radioparagenetische Synthese durchzuführen, da wir wenige Mikrogramm 55Fe2O3, Hämatit, aus der Los Alamos Isototpe Production Facility bekommen haben. Das 55Fe wandelt sich mit einer Halbwertszeit von 2.7 Jahren in Mn um. Es gibt keine zum Hämatit isostrukturelle Mn-Verbindung. Die Löslichkeit von Mn in Hämatit ist gering. Die Transmutation findet bei Raumtemperatur statt, so daß nicht genügend kinetische Energie für eine Entmischung einer Mn-reichen Phase vorhanden ist. Daher ist es nicht offensichtlich, was während der Transmutation passieren wird. Folglich ist das Ziel des Vorhabens, zum ersten Mal eine Synthese durch Radioparagenese durchzuführen und zu verstehen, zu welchen Vorgängen es dabei kommt. Dazu sollen die Proben in den nächsten sechs Jahren in regelmäßigen Abständen strukturell und spektroskopisch charakterisiert werden. Strahlzeit für Synchrotron-Pulverdiffraktion wurde bereits eingeworben. Strahlzeit für Synchrotron-IR-Spektroskopie wurde beantragt. Mikro-Ramanspektroskopie soll an einem institutseigenen Gerät durchgeführt werden.

• DFG Programme: Research Grants