Arbeitsgruppe

Arbeitsgruppe Kristallographische Festkörperchemie

Die Arbeitsgruppe

Die Arbeitsgruppe „Kristallographische Festkörperchemie“ gehört zum Arbeitskreis von Prof. Kickelbick, dem Leiter der Professur „Anorganische Festkörperchemie“ an der Universität des Saarlandes. Die meisten Mitglieder des Arbeitskreises beschäftigen sich mit angewandter Festkörperchemie auf der Basis von Oberflächenmodifizierung Anorganischer Pigmente.

Die Arbeitsgruppe Kristallographische Festkörperchemie, unter der Leitung von Dr. Robert Haberkorn, beschäftigt sich dagegen, wie der Name schon sagt, mehr mit kristallographischen Problemen. Hier stehen Beziehungen zwischen Idealstruktur, Realstruktur und Eigenschaften im Vordergrund. Die Arbeiten beschäftigen sich mit Synthese anorganischer Festkörper, hauptsächlich als Pulverprobe oder in Form von Kristallen, der Charakterisierung der synthetisierten Materialien sowie theoretischen Aspekten der Festkörperchemie, z.B. quantenmechanische Berechnungen periodischer Strukturen und Entwicklung von Auswertemethoden im Bereich der Pulverdiffraktometrie.

Na-Ionenleiter und Batteriewerkstoffe

Sowohl für mobile Geräte, wie Notebooks oder Autos, als auch für stationäre Großgeräte, wie Windkraftanlagen, wird das Speichern von Energie immer wichtiger, damit diese zu Bedarfszeiten zur Verfügung steht. Neben wasserstoff-basierten Energiespeichern oder großtechnischen Wasser-Speicherkraftwerke werden Akkumulatoren auf Basis von Lithium-Ionenleitern immer wichtiger.

In unserer Gruppe beschäftigen wir uns mit Synthese, chemischer und elektrochemischer Lithiierung und Sodiierung sowie der kristallographischen Charakterisierung von Ionenleitern auf Basis von Verbindungen in den Systemen Li-V-O, Li-Fe-P-O und deren Verwandten. Besonderes Augenmerk gilt dabei den analogen Na-haltigen Verbindungen und deren möglicher Einsatz als Batteriewerkstoff. Frau Bauer (Bild links) arbeitet im Rahmen ihrer Promotion an einem Thema aus diesem Bereich.

Apatit und seine Verwandten

Apatit ist ein Mineral, das mit der Summenformel Ca₅(PO₄)₃(OH,F,Cl) und meist hexagonal beschrieben werden kann, Raumgruppe P6₃/m. Ca, P oder F sind jeweils durch analoge Atome ersetzbar, so dass eine Vielzahl von isotypen oder strukturverwandten Verbindungen synthetisiert werden kann.

In der Natur kommt Apatit sowohl in Form von Mineralien vor, als auch nach Biomineralisation als Bestandteil von Knochen und Zähnen.

Bei diesen Verbindungen kommt es aber auch zu Nichstöchiometrie, indem entstehungsbedingt oder durch Hitzebehandlung ein Unterschuss an Metallhalogenid aufteten kann oder bei manchen Verbindungen auch auftreten muss. Dies führt zur allgemeineren Summenformel M_5-x/2(AO₄)₃X_1-x.

In unserer Arbeitsgruppe (Bild: Christel Hassler) wurden Apatit-analoge Verbindungen synthetisiert mit dem Ziel diese Nichtstöchiometrie aussagekräftig beschreiben zu können und neue Verbindungen aus dieser Familie zu finden. Dabei wurde unser Interesse auch auf die halogenreichere Gruppe der Strukturen zu Spodiosit-analogen Verbindungen gerichtet, die die allgemeine Summenformel M₂AO₄X besitzt.

So wurden in der Masterarbeit von Jessica Bauer zwei neue Strukturtypen (z.B. Ba₂PO₄I-Typ) gefunden und geklärt, sowie weitere neue Verbindungen der Spodiosit-Gruppe und weitere Apatit-analoge Substanzen hergestellt.

Quantenmechanische Berechnungen

Theoretische Rechnungen werden durchgeführt um die Stabilität unterschiedlicher Strukturtypen für eine bestimmte Verbindung zu prüfen oder Reaktionsenthalpien zu ermitteln. Dabei interessiert inwiefern die Synthese einer Verbndung möglich erscheint, welche Phase zu erwarten ist und welche Zellspannungen für Batteriewerkstoffe abgeschätzt werden können. Dies soll aber empirische Befunde nicht ersetzen, sondern begleiten. Bisher werden dabei die Programme CASTEP, WIEN2K und VASP eingesetzt.

Weitere Informationen

Kontaktdaten

Universität des Saarlandes

Anorganische Festkörperchemie

Dr. Robert Haberkorn

Dudweiler, Am Markt Zeile 3

66125 Saarbrücken

Deutschland

Tel +49 (0)681 302 70660

Fax +49 (0)681 302 70652

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