Mikrofokus-Einkristall-Röntgendiffraktometer

• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung in 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 512666989

Das geplante Röntgendiffraktometer ist ein Gerät zur Bestimmung der atomaren Struktur von Einkristallen sowohl bei Raumbedingungen als auch bei hohen Drücken und Temperaturen. Das Gerät soll zwei bestehende konventionelle Einkristalldiffraktometer ersetzen, für die es keine Ersatzteile mehr gibt. Das neue Gerät würde über eine intensivere Röntgenquelle verfügen, so dass es möglich wäre, die Parameter der Einheitszelle und die Kristallstruktur von Einkristallen mit einer Größe von 8-10 Mikrometern zu bestimmen, was etwa eine Größenordnung kleiner ist als bei konventionellen Diffraktometern. Das Diffraktometer soll am Bayerischen Geoinstitut (BGI) der Universität Bayreuth aufgestellt werden. Die Forscher am BGI erforschen die Physik und Chemie des Erdinneren, wobei sie hauptsächlich experimentelle Methoden anwenden, die häufig die Anwendung von Hochdruck- und Hochtemperaturtechnik beinhalten. Das neue Diffraktometer soll eine zweifache Aufgabe erfüllen: Zum einen soll es neu entdeckte kristalline Phasen charakterisieren, die am BGI überwiegend in Hochdruck- und Temperaturexperimenten erzeugt werden. Solche Kristalle bilden sich in der Regel durch druckbedingte Phasenübergänge und können in den meisten Fällen auf Raumdruck zurückgeführt und charakterisiert werden. Da die Wissenschaftler am BGI jedoch immer weiter an die Grenzen der erreichbaren Bedingungen vordringen, werden die gewonnenen Kristalle immer kleiner, und die Charakterisierung ihrer Kristallstrukturen erfordert intensivere und fokussiertere Röntgenstrahlen. Zweitens konzentrieren sich die Wissenschaftler am BGI auch auf die Bestimmung der Auswirkungen von Druck und Temperatur auf die Dichte von Mineralphasen und ihre elastischen Eigenschaften. Kenntnisse, die für das Verständnis der Dynamik des Erdmantels und die Interpretation seismischer Geschwindigkeitsschwankungen im Erdinneren erforderlich sind. Diese Forschungsergebnisse können durch “in-situ“-Röntgenbeugungsmessungen an Einkristallen erreicht werden, die in einer Diamant-Stempelzelle komprimiert werden. Außerdem soll ein Laserheizsystem entwickelt werden, mit dem Einkristalle in der Diamant-Stempelzelle während der Röntgenbeugungsmessung auf hohe Temperaturen gebracht werden können. Für die Entwicklung dieser beiden Anwendungen ist ein maßgeschneidertes Diffraktometer mit zwei verschiedenen Konfigurationen erforderlich.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Mikrofokus-Einkristall-Röntgendiffraktometer
• Gerätegruppe: 4010 Einkristall-Diffraktometer
• Antragstellende Institution: Universität Bayreuth
• Leiter: Professor Dr. Daniel J. Frost