Neuartige Europium- und Urancarbide durch Flux-Synthesen

• Antragsteller: Professor Dr. Uwe Ruschewitz
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 574743669

Im beantragten Projekt sollen neuartige Europium- und Urancarbide synthetisiert und zunächst strukturell charakterisiert werden. Daran anschließen soll sich eine ausführliche Untersuchung der Eigenschaften dieser Verbindungen. Neben strukturellen und magnetischen Phasenübergängen erwarten wir für beide Verbindungsklassen zudem interessante Valenzwechsel. Diese sind auch für Ytterbiumcarbide bekannt, die wir bereits in einem älteren Projekt untersucht haben, so dass diese im Rahmen dieses Antrags nur eine untergeordnete Rolle spielen sollen. Die Synthese von Thoriumcarbiden ist ein viertes Teilprojekt, wobei diese aber hauptsächlich als Wirte für Uran dienen sollen, um die teilweise komplexen magnetischen Eigenschaften durch Verdünnung gezielt zu vereinfachen. Neben den genannten Eigenschaften erhoffen wir uns von den Europiumcarbiden spannende Magnetwiderstandseffekte (z.B. CMR, wie bereits im EuC2 von uns untersucht) oder gar unkonventionelle Supraleitung, wie kürzlich in UTe2 gefunden. Präparativ haben wir bereits erste Erfolge mit der Synthese von Eu2Li(C3)H und U2TeC2 im Flux erzielen können, so dass dieser Ansatz zur Zucht von Einkristallen im Vordergrund des Projekts stehen soll. Eu2Li(C3)H ist ein Ferromagnet mit einer überraschend hohen Curie-Temperatur Tc = 42 K, während U2TeC2 das erwartete komplexe magnetische Verhalten mit einem ferromagnetischen Grundzustand zeigt, wobei aber bis 2 K keine Supraleitung gefunden wird. Im beantragten Projekt wollen wir nun weitere Europiumcarbide synthetisieren, um deren Eigenschaften gezielt zu untersuchen. Die erfolgreichen Synthesen von Eu12GaC13-x und Eu12InC13-x sind erste Ergebnisse auf diesem Weg, über deren Eigenschaften haben wir aktuell noch keine Informationen. Auf dem Gebiet der Urancarbide wollen wir gezielt zunächst „dotiertes“ UxTh2-xTeC2 darstellen, um durch Verdünnung die magnetischen Eigenschaften von U4+ in diesen Verbindungen zu entschlüsseln. Da wir bereits U2SbC2 darstellen konnten – mit einer ähnlichen, aber nicht isotypen Struktur zu U2TeC2 – besteht die interessante Möglichkeit, gezielt Elektronen in diese Verbindungen einzubringen. Es soll untersucht werden, ob diese Elektronen zu einer Ladungsverteilung gemäß U4+U5+ - Sb3– - C26– oder (U4+)2 – Sb3– - C25– führen. Nach unserer Kenntnis sind solche Untersuchungen bisher noch nicht (auch nicht an ähnlichen Systemen) durchgeführt worden. Ein letztes Teilprojekt soll die methodische Entwicklung von Flux-Synthesen unter Hochdruckbedingungen sein (bis ca. 15 GPa). Hierzu gibt es für präparative Anwendungen praktisch kaum Vorarbeiten. Es gibt aber Hinweise, dass der Flux die Aktivierungsbarrieren für Reaktionen deutlich senken kann, so dass in unserer Large Volume Press (LVP) mit Maximaldrücken bis ca. 15 GPa evtl. Synthesen von neuartigen Verbindungen gelingen können, die sonst nur in Diamond Anvil Zellen (DAC) bei deutlich höheren Drücken möglich sind. Hier erhoffen wir uns insbesondere die Synthese von Poylcarbiden in mg-Mengen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen