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Substitutionseffekte in ionischen Festkörpern / SPP 1136

Chemical Substitution in Ionic Solids

19.09.2003

Programmbeschreibung / Programme Summary

Ionische Mischphasen (feste Lösungen) gewinnen in vielen Bereichen zukunftsweisender Technologien wachsende Bedeutung, so zum Beispiel als Ionenleiter, Dielektrika, Magnetika, Leuchtstoffe, Sensormaterialien etc. Dabei werden die gewünschten Eigenschaften oft erst durch Substitution im Kationen- und/oder Anionen-Teilgitter erhalten. Ziel dieses Programms ist es, die Weiter- und Neuentwicklung solcher Materialien grundlagenorientiert voran zu treiben. Dabei steht die Entwicklung reproduzierbarer Verfahren zur Präparation von ionischen Mischphasen mit definierter Zusammensetzung und Phasenbreite im Mittelpunkt. Die Untersuchung der physikalischen und der physikalisch-chemischen Eigenschaften soll den Bogen spannen zur Erarbeitung eines Verständnisses der theoretischen Grundlagen bis hin zur Bildung eines Modells des Wechselspiels zwischen Substitution und mikro- und makroskopischen Eigenschaften der substituierten Verbindungen. Dabei ist aufbauend auf der Bestimmung der Stoffeigenschaften auch deren Optimierung das Ziel der Forschung; dies schließt materialwissenschaftliche Fragestellungen und Problemlösungen ein. Als Stammverbindungen werden bevorzugt Metalloxide verwendet, die durch Substitution im Kationen- und/oder Anionen-Teilgitter gezielt modifiziert werden sollen, um ihre Eigenschaften maßgeschneidert einstellen zu können. Im Zentrum des Programms stehen Modifizierungen im Anionen-Teilgitter, wobei "einfache" Anionen wie S2-, F-, N3- im Vordergrund des Interesses stehen. Die im Rahmen des Projektes gesammelten Erfahrungen und Ergebnisse sollen helfen, die Lücke zwischen der stetig wachsenden Bedeutung ionischer High-Tech-Materialien und den nur unzureichend verstandenen chemischen und physikalischen Grundlagen zu schließen.

Ionic solid solutions get more and more important in a lot of advanced technologies, e.g. as ionic conductors, dielectric or magnetic materials, luminescent substances and sensor materials. The desired properties are often obtained by substitution of components in the cation or anion sublattice. The intention of the program is to push the development of such materials under the viewpoint of basic science. The efforts are focused on the reproducible synthesis of ionic solid solutions with defined composition and phase range. The study of their physical and physicochemical properties is included with the aim to develop a microscopic understanding of both synthesis and properties. Models for the relation between substitution, microscopic and macroscopic properties will be developed. An additional aim of the research is optimisation of material properties, which includes the workscope of material science. Metal oxides, whose properties will be controlled by substitution in the cation or anion sublattice, represent the objects to be examined. The studies are focused on a modification of the anion sublattice using "simple" anions like S2-, F-, N3-. Experiences attained in this program will assist to close the gap between the continuously growing importance of ionic high-technology materials and the often insufficiently understood chemical and physical fundamentals.

Sprecher / Spokesperson:

Professor Dr. Jürgen Janek
Physikalisch-Chemisches Institut der Universität Gießen
Heinrich-Buff-Ring 58 · 35392 Gießen
Tel.: (0641) 99-34500 · Fax.: (0641) 99-34509
E-Mail: juergen.janek@phys.chemie.uni-giessen.de

Further Information: www.uni-giessen.de/SPP_Substitution