Synthese von Lithium-Siliciden, -Germaniden und -Stanniden mittels Ionenaustauschmaterialien

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas F. Fässler
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 266046744

Alkalimetall-Tetrelide sind als Materialien für erneuerbare Energien in doppelter Hinsicht interessant: als Anodenmaterialien und als Vorstufen für Si- und Ge-Halbleiterallotrope mit interessanten optoelektronischen Eigenschaften. In experimentellen und theoretischen Vorarbeiten konnte der Antragsteller nachweisen, dass zum einen neunatomige Cluster E9 in Lösung oxidativ verknüpft werden können und zum anderen neue metastabile Elementallotrope aus Lithium-haltigen Phasen gebildet werden können. Die Stabilität von Elementallotropen mit neunatomigen Clustern mit direkten Bandlücken wurde ebenfalls in Vorarbeiten mittels quantenchemischer Methoden nachgewiesen. Materialen mit direkten Bandlücken steigern z.B. die Effizienz bei Solarzellen signifikant. Im Rahmen des Projekts soll die Klasse der Lithium-haltigen Zintl-Phasen mit neunatomigen Clustern E9, welche bis dato nicht zugänglich sind, mittels Ionenaustauch über die schwereren, besser zugänglichen Homologen systematisch experimentell erschlossen werden. Die erfolgreiche Herstellung der Phase Li4Sn9 aus K4Sn9 mittels dieser in dieser Substanzklasse erstmals eingesetzten Synthesemethode durch Ionenaustausch in flüssigem Ammoniak zeigte im Rahmen der Vorarbeiten diese prinzipielle Möglichkeit auf. Mit ebenfalls bei Lithium-Verbindungen anderen Typs (z.B. Li7Ge12) erprobten Methoden soll bei den resultierenden Produkten Lithium oxidativ entfernt werden, was zu neuen Elementmodifikationen führt, bei denen im Idealfall die neuen-atomigen Cluster noch erhalten sind und die direkte Bandlücken aufweisen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen