Elektronisch induzierte Instabilitäten in fluiden Alkalimetallen bei hohen Temperaturen und Drücken

• Applicant: Professor Dr. Wolf-Christian Pilgrim
• Subject Area: Physical Chemistry of Molecules, Liquids and Interfaces, Biophysical Chemistry
• Term: from 2010 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 173030556

Erniedrigt man die Dichte eines flüssigen Metalls durch thermische Expansion, so beobachtet man bei hinreichender Ausdehnung, dass die Leitungselektronen lokalisieren und das flüssige Metall in ein nichtmetallisches Fluid übergeht. Aufgrund von Messungen der elektrischen Leitfähigkeit ging man bisher davon aus, dass dieser Übergang bei einer Dichtereduktion auf die zwei- bis dreifache kritische Dichte stattfindet, wobei man von einer dichteinduzierten Elektronenlokalisation in einem homogenen Medium im Sinne eines Mott-Übergangs ausging. Ältere quantentheoretische Rechnungen sowie neuere experimentelle Daten deuten jedoch auf eine dichtebedingte Instabilität des Fluids bei deutlich höherer Dichte hin. Dabei werden verschiedene Modelle diskutiert, wie z. B. die Bildung einer Mikroemulsion metallischer und nichtmetallischer Domänen mit dichteabhängigen Konzentrationsverhältnissen. Im geplanten Projekt soll die Natur des Metall-Nichtmetallübergangs anhand der elastischen und inelastischen Neutronen-Kleinwinkelstreuung am flüssigen Rubidium untersucht werden. Während die statische Kleinwinkelstreuung quantitative Aussagen über Korrelationslängen in Zweiphasenemulsionen liefert, soll mit der neuen Methode der inelastischen Neutronen-Kleinwinkelstreuung die Dichteabhängigkeit der Brillouinmoden untersucht werden. Diese Anregungen sind für flüssige Alkalimetalle besonders charakteristisch und reagieren sehr empfindlich auf die mit den elektronischen Veränderungen einhergehenden Variationen der interionischen Wechselwirkungen. Diese Methode steht erst seit kurzem am neuen Brillouin Spektrometer BRISP des Institute Laue-Langevin in Grenoble zur Verfügung.

• DFG Programme: Research Grants