Untersuchung der Struktur-Eigenschaft-Beziehungen ionischer Gläser

• Antragstellerin: Dr. Courtney Calahoo
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 421037427

Ionische Gläser bieten die einzigartige Gelegenheit für Glasforscher Materialien mit gewünschten Eigenschaften zu konzipieren. Anstelle direkter, kovalenter Verbindungen, welche in konventionellen Glasnetzwerken vorherschen, wird die Struktur ionischer Gläser durch die Coulombsche Kation Anion Wechselwirkung dominiert. In einem Paradigmenwechsel sind Kationen jetzt die einzigen Vernetzter zwischen Netzwerkbildnern (wie z.B. Phosphaten) und sind entscheidend für die Glasstruktur, die Topologie und die makroskopischen Eigenschaften. Obwohl über viele beständige ionische Glaszusammensetzungen berichtet wurde, bleiben Bindungen schwieriger zu analysieren, da routinemäßige Analyseverfahren wie z.B. Raman und NMR-Spektroskopie nur für das kovalente Rückgrat sinnvoll sind. Oxygen-17 NMR bewältigt viele dieser Probleme, da dieses Verfahren struktursensitiv ist und erlaubt Rückschlüsse auf die Identität benachbarter Ionen sowie der Kation-Anion-Verbindungen.Die Hauptmotivation der vorgeschlagenen Arbeit ist es die mittlere Ordnung ionischer Gläser strukturell zu untersuchen und Verbindungen zwischen der Struktur und den makroskopischen Eigenschaften aufzuzeigen. Aufgrund ihrer einzigartigen Struktur liegt unser Ziel darin, zu verstehen welche die treibenden Kräfte sind, die den bevorzugten Bindungen in ionischen Gläsern zu Grunde liegen. Die erlangten Informationen sollen der gezielten Auswahl von Zusammensetzungen für eine spezifische Anwendung dienen. Um das Verständnis für die Struktur der Glasbildung zu erweitern, werden wir die untersuchten Strukturen mit Vorhersagen aus thermodynamischer und statistischer Berechnung vergleichen. Ziel der Untersuchung ist die Klärung der Fragestellung, ob die Struktur und Topologie ionischer Gläser durch die Kombination statistischer und thermodynamischer Daten erklärt werden kann. Damit geht die Frage einher, ob die Vorhersage der Eigenschaften durch die Glaszusammensetzung möglich ist. Aufgrund des Mangels an Polymerisation in ionischen Gläsern kann die Bindungsthermodynamik von größerer Bedeutung für die Strukturbildung sein als bei Netzwerkgläsern und zu einzigartigen Struktur-Eigenschaft-Beziehungen führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Kanada
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professorin Dr. Ulrike Werner-Zwanziger; Professor Josef Zwanziger