Physical Property Measurement System (PPMS)

• Fachliche Zuordnung: Chemische Festkörper- und Oberflächenforschung ; Analytische Chemie
• Förderung: Förderung in 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 465636543

Beantragt wird ein wartungsarmes kryogen-freies Magnetsystem mit einem 9 T Magneten mit modular aufgebauten Messoptionen: ac- und dc-Suszeptibilität, Vibrationsmagnetometer, Standardtemperaturbereich von 2-400 K und Ofenoption bis hin zu 1000 K, elektrische Leitfähigkeit, thermische Leitfähigkeit, spezifische Wärmen, magnetische Messungen unter Hochdruckbedingungen und Dilatometrie. Die Magnetochemie und die Anorganische Festkörperchemie sind zwei tragende Säulen in der naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität. Neben der Synthese und der strukturellen Charakterisierung neuer Festkörper spielt die Untersuchung der Struktur-Eigenschaftsbeziehungen eine zentrale Rolle, um ein umfassendes Materialverständnis zu erlangen. Die beantragenden Gruppen sind thematisch sehr breit aufgestellt. Bei den Substanzklassen werden neben vielen seltenerd- und übergangsmetall-basierten intermetallischen Verbindungen auch ionenleitende Verbindungen, Batteriematerialien, Thermoelektrika, photoresponsive Verbindungen, Minerale und organische Festkörper im Bereich der Radikale untersucht. Für die unterschiedlichen Fragestellungen zu den Materialeigenschaften werden die einzelnen Messmodule des PPMS benötigt. Die grundständige magnetochemische Charakterisierung (temperatur- und feldabhängige Suszeptibilitäts- und Magnetisierungsmessungen) wird am breitesten eingesetzt werden. Hier hat die antragstellende Gruppe langjährige Erfahrung und wird alle Mitantragsteller aktiv bei ihren Messprogrammen unterstützen. Als innovative Ergänzung für den Bereich der magnetischen Messungen wird eine Hochdruckzelle (bis 1,3 GPa) benötigt, die im Bereich der geowissenschaftlichen Fragestellungen (Hochdruckexpertise in der Gruppe Klemme) aber auch für intermetallische Verbindungen Einsatz findet. Parallel zu den magnetischen Messungen werden spezifische Wärmen gemessen, um auch quantitative Daten für die magnetischen und strukturellen Phasenumwandlungen zu erhalten. Das betrifft intermetallische Seltenerdverbindungen, eine Vielzahl organischer Radikale sowie Proben aus dem Bereich Geowissenschaften und ionenleitende Materialien. Als komplementäre Sonde zur Basischarakterisierung wird die elektrische Leitfähigkeit eingesetzt (elektrisch leitende oder halbleitende Verbindungen). Bei magnetisch ordnenden Verbindungen kann zusätzlich über die Sonde zur Leitfähigkeitsmessung Information zur Ordnungstemperatur und zum spin-disorder-scattering erhalten werden. Diese Option wird im gesamten Temperaturbereich bis hin zu 400 K genutzt. Essentiell ist auch die Option thermische Leitfähigkeit, die routinemäßig bis 400 K für die Charakterisierung diverser Thermoelektrika (Expertise in der Gruppe Zeier) benötigt wird. Weitere interessante Fragestellungen betreffen die thermische Ausdehnung. Diese ist ein wichtiger Parameter bei strukturellen und magnetischen Phasenumwandlungen intermetallischer Verbindungen sowie bei Gitteranharmonizitäten von Ionenleitern und Thermoelektrika.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Physical Property Measurement System (PPMS)
• Gerätegruppe: 0150 Geräte zur Messung der magnetischen Materialeigenschaften
• Antragstellende Institution: Universität Münster
• Leiter: Professor Dr. Rainer Pöttgen