B2 - HD Dr. D. Wilmer
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:
|
