Fremdionen dotierte Si- and Ge-Mullit Einkristalle

• Antragsteller: Professor Dr. Reinhard X. Fischer
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 324324372

Die intensive Erforschung der Eigenschaften von Mullit in den letzten Jahrzehnten erfolgte im Wesentlichen auf dem Gebiet von Mullit-Keramiken bzw. deren pulverförmigen Vorstufen. Für die Synthese großer, einkristalliner Mullit-Kristalle gibt es nur sehr wenige Beispiele, wobei speziell über Einkristalle dotiert mit Seltenerd (SE) Elementen überhaupt keine Erkenntnisse vorliegen, obwohl diese über sehr gute Lumineszenz-Eigenschaften verfügen, wie in jüngster Zeit an Pulvern nachgewiesen wurde. Es ist daher das Ziel dieses Vorhabens, den Einbau von SE Elementen (zunächst Eu, Tb, Gd) in die Mullit-Struktur zu realisieren sowie die atomaren Einbaumechanismen und die Photolumineszenz-Eigenschaften zu bestimmen. Hierzu sollen zum ersten Mal SE-dotierte Einkristalle im Zentimetermaßstab von Silizium-Mullit (2:1-Mullit, 2Al2O3 . SiO2) nach dem Czochralski-Verfahren synthetisiert sowie mikrochemisch, spektroskopisch und kristallchemisch charakterisiert werden. Ein zweiter Schwerpunkt liegt in der grundlegenden kristallchemischen Erforschung des Einbaus von SE-Ionen unter Beteiligung von 'lone-pair-Elementen' (Pb, Bi) im Germanium-Analogon von Mullit, dem 'Germanium-Mullit' (3 Al2O3 . 2GeO2). Die Herstellung erfolgt im Rahmen von Flux-Synthesen SE-dotierter Germanium-Mullite aus Pb bzw. Bi-haltigen Hochtemperatur-Schmelzlösungen. Diese grundlagenorientierte Studie dient dem Zweck, einen neuartigen und komplexen Einbaumechanismus von Ionen mit einsamen Elektronenpaaren in die Mullit-Struktur zu untersuchen und gegebenenfalls auf Si-Mullite zu übertragen. Daher werden in diesem Forschungsprojekt zum ersten Mal große SEE-dotierte-Si-Mullit-Einkristalle sowie dotierte Einkristalle von Ge-Mullit synthetisiert und grundlegend charakterisiert. Mit Blick auf Mullit, einem der wichtigsten keramischen Werkstoffe der Gegenwart, sind diese Beiträge für die Entwicklung dieses Materials daher von großer Bedeutung

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Hartmut Schneider
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professorin Dr. Marina Bennati; Professor Dr. Lutz Johannes Nasdala