Verständnis der Rolle der dynamischen Fehlordnung in Carbonaten durch inelastische und thermisch diffuse Röntgenstreuung in Kombination mit DFT-Rechnungen

• Antragsteller: Professor Dr. Björn Winkler
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 258770031

• Erstellungsjahr: 2020

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Das Ziel des Projektes war es, mit TDS und IXS die Gitterdynamik von Carbonaten zu bestimmen, mit Hilfe von ergänzenden DFT-Rechnungen zu interpretieren und so Phasentransformationen und Stabilitätsfelder zu verstehen. Dies ist erfolgreich durchgeführt worden. Es gibt nun eine neue Probenumgebung, mit der Carbonate in CO2-Atmosphäre bei hohen Temperaturen mit IXS untersucht werden können. Ein „public domain“-Software, TDS2EL, wurde im Projekt wesentlich verbessert. Es hat sich herausgestellt, daß der Ansatz, TDS zur Bestimmung von elastischen Koeffizienten zu nutzen, bei der Verwendung von 17 keV Photonen oft nicht erfolgreich benutzt werden kann, da es während des Meßvorgangs oft zu Strahlenschädigung kommt und weil es oft, trotz äußerst sorgfältiger Probenpräparation, noch diffuse Streuung aufgrund von Defekten an der Oberfläche gibt. Wir haben daher nun in ersten Messungen gezeigt, daß beide Probleme bei der Verwendung mit 100 keV keine Rolle mehr spielen, da dann die Photoabsorption um bis zu 3 Größenordnungen kleiner wird und das „bulk“-Streuvolumen sehr viel größer. Daher wird es hier Folgeprojekte geben.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• High pressure elasticity of FeCO3-MgCO3 carbonates. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 271, 57-63 (2017)
  Stekiel M; Tra Nguyen-Thanh; Chariton S; McCammon C; Bosak A; Morgenroth W; Milman V; Refson K; Winkler B
  
• Phonondriven phase transitions in calcite, dolomite, and magnesite Phys. Rev. B 99, 054101 (2019)
  Stekiel M; Girard A; Tra Nguyen-Thanh; Bosak A; Milman V; Winkler B
  
• Structural, elastic and vibrational properties of celestite, SrSO4, from synchrotron x-ray diffraction, thermal diffuse scattering and Raman scattering. Journal of Physics-Condensed Matter, 31, 055703 (2019)
  Girard A; Stekiel M; Spahr D; Morgenroth W; Wehinger B; Milman V; Tra Nguyen- Thanh; Mirone A; Minelli A; Paolasini L; Bosak A; Winkler B
  
• High-pressure, high-temperature phase stability of iron-poor dolomite and the structures of dolomite-IIIc and dolomite-V. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 299, 106403 (2020)
  Binck J; Chariton S; Stekiel M; Bayarjargal L; Morgenroth W; Milman V; Dubrovinsky L; Winkler B