Triple-grating Vis/UV Raman micro-spectrometer
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Raman-Spektrometer wird für folgende Forschungsthemen genutzt: 1. Phasenübergänge in ferroischen funktionalen Materialien mit komplexer nanoskaliger Struktur. In den vergangenen drei Jahren erfolgten detailierte Studien an Pb-basierten Perowskit-Typ Relaxor-Ferroelektrika. Diese Materialien zeigen eine außergewöhnlich hohe dielektrische Permittivität sowie große elektromechanische und piezoelektrische Koeffizienten. Es erfolgten konventionelle und Resonanz-Raman-Spektroskopie-Studien bei unterschiedlichen Temperaturen und Drücken sowie unter dem Einfluß elektrischer Felder. Es gelang, in den untersuchten Relaxoren das Verständnis über die Struktur-Eigenschafts-Beziehungen deutlich zu verbessern. Die Forschung auf diesem Gebiet wird weiter fortgesetzt. Daneben wurden Ferroelastika des Palmierit-Typs untersucht, um die Struktur und das mehrstufige Transformationsverhalten der ferroischen Mischkristalle aufzuklären. Die atomaren Baugruppen der Systeme weisen z.T. unterschiedliche Umwandlungspunkte auf. Kürzlich erfolgte in Zusammenarbeit mit der Universität Sydney ein Pilotprojekt über die Strukturen von Kupfer-Chlorid-Hydroxiden, die eine frustrierte magnetische Struktur aufweisen. 2. Studien an Mineralen mit struktureller Fehlordnung. Die lokale Struktur und Stabilität metamikter Minerale, die strahleninduzierte Strukturschäden durch radioaktive Fremdatome aufweisen, wurde unter thermischer Behandlung und externem Druck untersucht. Diese Studien sind bedeutsam im Hinblick auf die langfristige Lagerung und Immobilisierung radioaktiver Abfälle. Das Projekt wird fortgesetzt und unsere Forschung auf diesem Gebiet in einem DFG-Schwerpunktprogramm erweitert. Ebenso wird die Struktur von Opalen und anderen wasserhaltigen amorphen Mineralen studiert. 3. Studien an mikroporösen Materialien. Diese Systeme weisen eine geordnete Porenstruktur auf und sind als Sorbentien, Ionenaustauscher und Katalysatoren verbreitet. In Zusammenarbeit mit der Manchester Metropolitan Universität erfolgten Kinetikstudien über aus Flugasche synthetisierte Cuhaltige Zeolith-Typen, um deren Synthesebedingungen zu optimieren. Verbesserte Synthesen sind für die Zeolith-Typ Massenproduktion und auch aus ökologischer Sicht wichtig. 4. Studien zu Biomineralen. In Zusammenarbeit mit der Medizinischen Universität Sofia erfolgten Studien zur Wirkung der Dental-Laserbehandlung aufdie Mineralkomponenten von Milchzähnen. 5. Mineralienidentifizierung und Charakterisierung neuer Minerale. Die Ramanspektroskopie wird als ein nichtdestruktives Verfahren zur Phasenbestimmungen bei petrologlschen und gemmologischen Fragestellungen eingesetzt, sie wird ebenfalls zur Charakterisierung der Kristallchemie neuer Minerale genutzt, insbesonders wenn die Minerale Wasser, Hydroxylgruppen oder leichte Elemente wie Bor und Kohlenstoff enthalten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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A-site doping induced renormalization phenomena in PbSc0.5Nb0.5O3 under high pressure. Phys. Rev. B, 81, 174116/1-8 (2010)
Maier, B. J., Welsch, A.-M., Angel, R. J., Mihailova, B., Zhao, J., Engel, J. M., Schmitt, L. A., Paulmann, C., Gospodinov, M., Friedrich, A., and Bismayer, U.
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Attenuated total-reflectance infrared microspectroscopy of partially disordered zircon. Canadian Mineralogist, 48, 1409-1421 (2010)
Titorenkova, R., Gasharova, B., Mihailova, B. Konstantinov, L.
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Chemical mixing and hard mode spectroscopy in ferroelastic lead phosphate-arsenate: local symmetry splitting and multiscaling behaviour. J. Phys.: Condens. Matter, 22, 045403/1-6 (2010)
Salje, E. K. H., Beirau, T., Mihailova, B., Malcherek, T., Bismayer, U.
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Evidence of local anisotropic strains in relaxor ferroelectrics below the intermediate temperature T* detected by acoustic emission. J. Phys.: Condens. Matter, 22, 222201/1-4 (2010)
Dulkin, E., Mihailova, B., Gospodinov, M., Mojaev, M.E., Roth, M.
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Gravimetric study of the mass gain of moisture by as fired and reheated terracotta samples. Journal of the European Ceramic Society, 30, 1867-1872 (2010)
Tosheva, L., Mihailova, B., Wilson, M. A., and Carter, M. A.
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Structural phenomena of metamict titanite: a synchrotron x-ray diffraction and vibrational spectroscopic study. Phase Transitions, 83, 694-702 (2010)
Beirau, T., Bismayer, U., Mihailova, B., Paulmann, C. Groat, L.
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Effect of La doping on the ferroic order in Pb-based relaxor ferroelectrics. Phys. Rev. B, 83, 134106/1-12 (2011)
Maier, B. J., Welsch, A.-M., Mihailova, B., Angel, R. J., Zhao, J., Paulmann, C., Engel, J. M., Marshall, W. G., Gospodinov, M., Petrova, D., and Bismayer, U.
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Local structural phenomena in pure and Ru-doped 0.9PbZn1/3Nb2/3O3-0.1PbTiO3 near the morphotropic phase boundary as revealed by Raman spectroscopy. Phys. Rev. B 83, 214104/1-13 (2011)
Waeselmann, N., Mihailova, B., Maier, B. J., Paulmann, C., Gospodinov, M., Marinova, V., Bismayer U.
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The structural state of lead-based relaxor ferroelectrics under pressure. IEEE Trans. Ultr, Ferroelectrics and Frequency Control, 58, 1905-1913 (2011)
Mihailova, B., Angel, R. J., Maier, B. J., Welsch, A.-M., Zhao, J. Gospodinov, M. and Bismayer, U.
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Transformation processes in relaxor ferroelectric PbSc0.5Ta0.5O3 heavily doped with Nb and Sn. Zeitschrift fuer Kristallographie, 226, 126-137 (2011)
Welsch, A.-M., Maier, B. J., Mihailova, B., Angel, R. J., Zhao, J., Paulmann, C., Engel, J. M., Gospodinov, M., Marinova, V., Bismayer, U.
