Chemie der Ammonothermal-Synthese und neuartige Nitride

• Antragsteller: Professor Dr. Rainer Niewa; Professor Dr. Christian Sindlinger, seit 4/2023; Professor Dr. Dirk Zahn
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 444766416

Das Hauptziel dieses gemeinsamen Projekts ist es, anhand ausgewählter Fallstudien ein grundlegendes Verständnis der Prozesse bei der ammonothermalen Synthese von Nitriden zu entwickeln und dieses Wissen für eine rationale Synthese neuartiger Nitrid-Materialien zu nutzen. Dieses Ziel soll mit Hilfe eines Zusammenspiels von synthetischer Chemie, spektroskopischen Untersuchungen in Lösung (mit besonderem Fokus auf NMR-Spektroskopie) und quantenmechanischen Berechnungen (mit Schwerpunkt auf molekularer Modellierung) angegangen werden, dass durch eine enge Zusammenarbeit zwischen den jeweils auf einen Bereich spezialisierten Gruppen der Antragsteller implementiert werden soll.Eine zentrale Vorbedingung für einen rationalen Ansatz zur Prozessoptimierung ist ein detailliertes atomistisches Verständnis der chemischen Reaktionspfade bei der ammonothermalen Synthese. Um dieses zu erreichen, wollen wir wichtige Zwischenprodukte isolieren und sie durch geeignete experimentelle Techniken sowohl als Feststoffe wie auch nach erneuter Auflösung in flüssigem Ammoniak charakterisieren. Der Vergleich der erhaltenen spektralen Signaturen mit denen der Ausgangsmaterialien und Produkte sowie deren Interpretation im Zusammenhang mit quantenchemischen und QM/MM molekulardynamischen Untersuchungen ermöglicht sowohl die Speziation gelöster Spezies als auch die Verfolgung von Reaktionspfaden. Das dabei gewonnene Wissen soll zur gezielten Synthese neuer Zinknitride genutzt werden, welche als relevante Zielmaterialien mit hohem Potenzial für elektronische und optoelektronische Bauelemente identifiziert wurden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Dietrich Gudat, bis 4/2023