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FORSCHUNGSBERICHT 1996-1998


 

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SFB 408: Anorganische Festkörper ohne Translationssymmetrie

Sonderforschungsbereich SFB 408

Allgemeine Angaben:
Römerstraße 164, 53117 Bonn, Telefon: 0228 / 73-4203, Telefax: 0228 / 73-4205, eMail: mader@uni-bonn.de

Sprecher:
Prof. Dr. W. Mader

Projektleiter / Beteiligte Hochschullehrer
Prof. Dr. Manfred Forker
Dr. Rainer Franke
Dr. Ralf Hagenmayer
Prof. Dr. Harald Hillebrecht
Dr. Wilfried Hoffbauer
Prof. Dr. Josef Hormes
Prof. Dr. Martin Jansen
Prof. Dr. Nikolaus Korber
Prof. Dr. Armin Krifel
Prof. Dr. Thomas Lengauer
Prof. Dr. Werner Mader
Prof. Dr. Kai Maier
Frau Priv.-Doz. Dr. Christel Marian
Dr. Hartmut Schlenz
Dr. Martin Schmücker
Prof. Dr. Hartmut Schneider
Priv.-Doz. Dr. Christian Schön
Priv.-Doz. Dr. Reiner Vianden
Prof. Dr. Klaus Wandelt

Projektbereiche und Teilprojekte
Projektbereich A: Stoffliche Systeme
A2: Präparation von anorganischen Gläsern mit unterschiedlich entwickelter Fernordnung
(Jansen, Anorganische Chemie)
A4: Koordination und Verteilung von Al in Gläsern und Gelen der Syteme Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>- SiO<sub>2</sub>, Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-X, Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-SiO<sub>2</sub>-X (X = Na<sub>2</sub>O, BaO, Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)
(Schneider & Schmücker, DLR Köln)
A5: Amorphe nitridische und carbidische Netzwerke
(Jansen, Anorganische Chemie)
A6: Intermetallische Phasen ohne Translationssymmetrie - Blockstrukturen, Quasikristalle und periodische Näherungsstrukturen
(Hillebrecht, Anorganische Chemie)
A7: Tieftemperatursynthese amorpher Phosphornetzwerke durch gezielte Verknüpfung von Polyphosphid-Zintl-Anionen
(Korber, Anorganische Chemie)
Projektbereich B: Struktursensitive Sonden
B1: Symmetrie der atomaren Umgebung einzelner Atome in amorphen Festkörpern
(Forker & Vianden, Strahlen- und Kernphysik)
B10: Strukturuntersuchungen mittels anomaler Dispersion an Festkörpern mit verschwindender Translationssymmetrie
(Kirfel & Schlenz, Kristallographie)
B2: XPS und XANES Untersuchungen der lokalen atomaren Ordnung in amorphen Festkörpern
(Franke & Hormes, Physik)
B3: Festkörper-Resonanzspektroskopie zur Aufklärung amorpher Netzwerke
(Jansen/Hoffbauer, Anorganische Chemie)
B4: Röntgenabsorptionsspektroskopie zur Bestimmung geometrischer Strukturen jenseits der ersten Koordinationsschale
(Hormes, Physik)
B5: Elektronenmikroskopische Methoden zur Analyse anorganischer Gläser
(Mader, Anorganische Chemie)
B6: Positronenzerstrahlung als zerstörungsfreie Untersuchungsmethode für strukturelle Fehler
(Maier, Strahlen- und Kernphysik)
B7: Rastersondenmikroskopie und -spektroskopie von ungeordneten Grenzflächen
(Wandelt, Physikalische Chemie)
B9: Röntgen- und Neutronenbeugung an nichttranslationssymmetrischen Festkörpern
(Hagenmayer, Experimentalphysik)
Projektbereich C: Modellierungen
C1: Modellierung von amorphen Festkörpern auf der Basis von Graphen
(Lengauer, GMD)
C2: Ab-initio-Berechnung von Netzwerkmodellen und Parametrisierung von Kraftfeldern
(Marian, Theoretische Chemie)
C3: Netzwerkmodelle: ihre Relaxierung und Optimierung sowie die Struktur der Energielandschaft
(Schön, Theoretische Physik/Chemie)
C4: Reproduktion von Schwingungseigenschaften, IR/Raman-Spektren und geometrischen Eigenschaften amorpher Festkörper auf der Basis optimierter Netzwerke
(Schön, Theoretische Physik/Chemie)
Projektbereich G: Gemeinsame Einrichtungen
G1: Verwaltung
()
G2: Elementanalytik
(Jansen & Hillebrecht, Anorganische Chemie)

Forschungsprogramm

Im Gegensatz zu dem hohen Wissensstand auf dem Gebiet der Kristallstrukturen fehlen Erkenntnisse über die Feinstruktur amorpher Festkörper jenseits der unmittelbaren Nachbarschaftsverhältnisse der Atome noch weitgehend. Ziel dieses SFB ist es, die lokale und mittelreichweitige Ordnung von anorganischen Festkörpern ohne Translationssymmetrie zu untersuchen. Besondere Bedeutung kommt dabei der engen fachübergreifenden Kooperation zwischen den Projektbereichen zu, da die Chance zur Lösung der Aufgabe in dem synergetischen Zusammenfügen der in den Teilbereichen gewonnenen Erkenntnisse gesehen wird.

Projektbereich A: Stoffliche Systeme Dieser Bereich stellt geeignete Stoffsysteme für die geplanten Untersuchungen bereit. Auf dem Gebiet der Festkörperchemie beschäftigen sich die Teilprojekte von M. Jansen mit der Präparation von neuen anorganischen Gläsern und amorphen carbo-nitridischen Netzwerken ausgehend von molekularen Einkomponentenvorläufern, während sich die Arbeitsgruppe von H. Hillebrecht die Isolierung intermetallischer Phasen zum Ziel gesetzt hat, die aufgrund ihrer aperiodischen Ordnung zwar nicht als amorph zu bezeichnen sind, jedoch keine Fernordnung aufweisen. Neue Synthesewege zu nicht-kristallinen, aluminiumreichen Gläsern im System SiO2/Al2O3 und die Untersuchung der Koordination von Al in diesen Materialien werden im Institut für Werkstoff-For schung der DLR (H. Schneider, M. Schmücker) entwickelt. Ergänzt wird die Palette der Modellsub stanzen durch amorphe Elementmodifikationen von P, As und Sb, die über oxidative Verknüpfung homoatomarer Käfiganionen von Pnicogenen unter besonders schonenden Bedingungen synthetisiert werden sollen (N. Korber).

Projektbereich B: Struktursensitive Sonden Dieser methodisch ausgerichtete Bereich untersucht die in den Projekten A bereitgestellten Substanzen mit verschiedenen analytischen Sonden. Diese sollen zuverlässige Informationen zunächst über die erste Koordinationssphäre aller Atome liefern, darüberhinaus jedoch auch Aussagen über die höheren Koordinationsschalen erlauben. Neben abbildenden Methoden wie Transmissionselektronenmikroskopie (W. Mader) und. Rastersonden-Mikroskopie (K. Wandelt) kommen hier spektroskopische Sonden wie Positronenzerstrahlung (K. Maier), -Winkelkor relation (R. Vianden), Mößbauer- (M. Forker), Photoelektronen- und Röntgenabsorptions- (J. Hormes / R. Franke) sowie Kernresonanz-Spektroskopie (M. Jansen / W. Hoffbauer) zum Einsatz. Röntgen- und Neutronen-Beugungsmethoden (R. Hagenmayer) sowie anomale Röntgendisper sion (A. Kirfel / H. Schlenz) ergänzen die Palette der Sonden.

Projektbereich C: Modellierungen Ziel dieses Projektbereiches ist die Entwicklung von Strukturmodellen für die in den präparativen und analytischen Gruppen des SFB untersuchten Systeme. Dabei werden in einem ersten Schritt Netzwerktopologien basierend auf den ermittelten experimentellen Daten erstellt (T. Lengauer). Diese werden anschließend mit den im Teilprojekt von C. Marian neu zu entwickelnden standardisierten Kraftfeld-Daten lokal und global optimiert (C. Schön), wobei die Güte der Modelle anschließend durch Vergleich von berechneten mit experimentellen Daten geprüft werden muß

Projektbereich G:


Transfer und Öffentlichkeitsarbeit