Institut für Physikalische Chemie	Tel. (0251) 83-23449 Fax: (0251) 83-23441 e-mail: Physikalische.Chemie@uni-muenster.de www: uni-muenster.de/Chemie.pc
Corrensstr. 30/36 48149 Münster Geschäftsführender Direktor: Prof. Dr. Andreas Heuer
Forschungsschwerpunkte 2003 - 2004    zurück    weiter

HD Dr. C. Cramer-Kellers Struktur und Dynamik ionenleitender Gläser   Der Hauptschwerpunkt unserer Forschungstätigkeit liegt auf der Untersuchung der Ionendynamik in glasigen Materialien. Ionenleitende Gläser zeigen ein Eigenschaftsspektrum, das sie für viele technische Anwendungen interessant macht. So erreicht zum Beispiel ihre ionische Leitfähigkeit Werte, die in der gleichen Größenordnung wie die fester kristalliner Ionenleiter oder flüssiger Elektrolyte liegen. Gläser bieten gegenüber Kristallen den Vorteil, dass ihre Zusammensetzung einfach variiert werden kann. Beispielsweise kann eine kleine Änderung der Glaszusammensetzung zu einer Veränderung der ionischen Leitfähigkeit über mehrere Größenordnungen führen. Zur Untersuchung der Ionendynamik setzen wir insbesondere die Leitfähigkeitsspektroskopie ein, wobei eine Kombination aus Impedanz-, Radiowellen-, Mikrowellen- und FTIR-Spektroskopie verwendet wird. Damit wurden Leitfähigkeitsspektren verschiedener Gläser und unterkühlter Schmelzen über einen Frequenzbereich von ca. vierzehn Dekaden aufgenommen. Derartige Spektren machen Aussage über die Ionendynamik, die in einem Zeitfenster abläuft, das durch die reziproke Messfrequenz bestimmt wird. Daneben werden auch die Temperaturabhängigkeit und die Zusammensetzungsabhängigkeit der frequenzabhängigen Leitfähigkeit untersucht. Angestrebt wird die Entwicklung mikroskopischer Modelle zum Ionentransport, die es erlauben, die Ionenbewegungen in Gläsern besser zu verstehen und auf dieser Basis auch Vorhersagen über die Eigenschaften noch nicht untersuchter Glassysteme zu machen. Als komplementäre Messmethode zur Untersuchung der Ionendynamik in Gläsern wird die NMR-Spektroskopie eingesetzt, die insbesondere zur Bestimmung von Spin-Gitter-Relaxationsraten verwendet wird. Im Berichtszeitraum ist es durch den kombinierten Einsatz von Leitfähigkeits- und NMR-Spektroskopie gelungen, neue Erkenntnisse zur Struktur und Ionendynamik in Ein- und Mischkationengläsern zu gewinnen. Drittmittelgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft (SFB 458), Fonds der Chemischen Industrie Beteiligte Wissenschaftler: Dr. Anita J. Hill (Australien), Dr. Radha Banhatti, Dr. Sabine Brunklaus, geb. Brückner, HD Dr. Cornelia Cramer, Prof. Dr. Klaus Funke, Dr. Yong Gao, Prof. Dr. Malcolm D. Ingram (Aberdeen), Dipl. Chem. Steven J. Pas, Dr. Eva-Maria Ratai, HD Dr. Dirk Wilmer Veröffentlichungen 2003: Dynamics of Mobile Ions in Single and Mixed Cation Glasses. C. Cramer, S. Brunklaus, Y. Gao, K. Funke, J. Phys.: Condens. Matter, 15 (2003) S2309-S2321. New Mixed Alkali Effect in the AC Conductivity of Ion-Conducting Glasses. C. Cramer, S. Brunklaus, E. Ratai, Y. Gao, Phys. Rev. Lett., 91(26) (2003) 266601. Veröffentlichungen 2004: Concept of Mismatch and Relaxation for Self-Diffusion and Conductivity in Ionic Materials with Disordered Structures. K. Funke, C. Cramer, D. Wilmer, in Diffusion in Condensed Matter (2. Auflage), Editoren J. Kärger, P. Heitjans, R. Haberlandt, Springer Verlag, Berlin 2004. Ion Dynamics in Mixed Alkali Borate Glasses. C. Cramer, Y. Gao, S. Brunklaus, E. Ratai, Z. Phys. Chem. N.F. 218 (2004) 1413-1428. Mixed Cation Effects in Alkali Borate Glasses with Varying Total Ion Content. C. Cramer, Y. Gao, K. Funke, 2004 zur Veröffentlichung in Phys. Chem. Glass. angenommen, in Druck. Ion Dynamics in 0.3[x M2O(1-x) Me2O]0.7B2O3 (M, Me= Li, Na, K) Mixed Alkali Glasses. Y. Gao, C. Cramer, 2004 zur Veröffentlichung in Phys. Chem. Glass. angenommen, in Druck.