Westfälische Wilhelms-Universität
Münster
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Sonderforschungsbereich 458 Ionenbewegung in Materialien mit ungeordneten Strukturen - vom Elementarschritt zum makroskopischen Transport - Schlossplatz 4/7 48149 Münster Sprecher: Prof. Dr. Klaus Funke |
Tel. (0251) 83-23402
Fax: (0251) 83-23403 e-mail: sfb458gs@uni-muenster.de www: http://www.uni-muenster.de/Chemie/PC/sfb |
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Forschungsschwerpunkte 2001 - 2002 Sonderforschungsbereiche
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Translations- und Rotationsdynamik in kationenleitenden Rotorphasen
Einige
einfache kristalline
Materialien wie Natriumorthophosphat und Lithiumsulfat zeigen kubische
Hochtemperaturphasen, in denen
sowohl schnelle Kationendiffusion als auch dynamische Rotationsfehlordnung der
mehratomigen Anionen
vorliegt. Der Anstieg der Kationenleitfähigkeit beim Phasenübergang kann mehrere
Dekaden
betragen. Eine wichtige Fragestellung in diesem Zusammenhang zielt auf den möglichen
Einfluss der
Anionenfehlordnung auf den kationischen Transportprozess. Im Rahmen unserer Forschung an
diesen
kationenleitenden Rotorphasen werden die Elementarschritte von Kationen-Platzwechsel und
Anionenreorientierung mit verschiedenen dynamischen Methoden untersucht. Ziel ist die
Detektion und
Charakterisierung einer möglichen dynamischen Kopplung zwischen den beiden
Bewegungsformen und
damit eine Antwort auf die Frage, ob die hohe ionische Leitfähigkeit in diesen Systemen
auf einem
besonderen Leitfähigkeitsmechanismus beruht (paddle-wheel mechanism).
Aufgrund des
fehlenden Dipolmoments leisten die Anionen hier selbst bei hohen Frequenzen keinen Beitrag
zur
Leitfähigkeit, so dass Leitfähigkeitsmessungen über einen großen
Frequenzbereich
(von einigen Hertz bis über 10 THz) vorteilhaft zur Untersuchung des zeitlichen
Ablaufs des
Kationentransports eingesetzt werden können. Die Untersuchung der
Anionenreorientierung erfolgt mit
Hilfe der quasielastischen Neutronenstreuung, die Aussagen über den zeitlichen und
örtlichen
Ablauf dieser Bewegung ermöglicht. Im Falle des Natriumorthophosphats und seiner
festen
Lösungen mit Natriumsulfat ist es sogar möglich, durch Variation der
Energie-Auflösung
sowohl die Anionenreorientierung als auch die Kationendiffusion experimentell zu verfolgen.
Dabei werden im
Bereich von Pikosekunden direkte Anzeichen für eine gekoppelte Bewegung von
Anionen und Kationen
detektiert.
Drittmittelgeber: Beteiligte Wissenschaftler: Veröffentlichungen: |
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