Amalgame unedler Metalle als Modellsysteme für polare intermetallische Phasen

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Constantin Hoch
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 429690805

Polare intermetallische Verbindungen sind Metalle, in denen elektrische, magnetische oder durch Elektronegativitätsdifferenzen erzeugte Coulomb-Dipole mit den Leitungselektronen wechselwirken. Sie werden seit einiger Zeit intensiv erforscht, da diese Wechselwirkungen zu Kombinationen von scheinbar unvereinbaren Eigenschaften in einem Material führen (z. B. Ferroelektrizität und metallischer Leitfähigkeit). Die wachsende Anzahl von Studien zu polaren Metallen und erste Anwendungen, beispielsweise in modernen Datenspeichern, belegt die Bedeutung der polaren intermetallischen Phasen. Noch sind die Zusammenhänge nicht verstanden, die notwendig sind, um neue Eigenschaften und Eigenschaftskombinationen gezielt herzustellen. Um Struktur-Eigenschafts-Beziehungen systematisch aufklären zu können, sind Untersuchungen an Modellsystemen von großem Nutzen. In den letzten Jahren hat sich herausgestellt, dass Amalgame der unedlen Metalle, insbesondere die quecksilberreichen, besonders gut für derartige Untersuchungen geeignet sind. Noch sind nicht viele derartige quecksilberreiche Amalgame gut genug untersucht, als dass Trends und allgemeine Eigenschaften klar hervortreten könnten. In diesem Vorhaben geht es daher um die Synthese und die umfassende strukturelle und physikalisch-chemische Charakterisierung neuer Amalgame unedler Metalle. Dabei sollen neue binäre Systeme, wie z. B. Beryllium-Quecksilber, erstmals systematisch untersucht werden, wie auch ternäre Amalgame mit zwei unedlen Metallen. Chemische Synthese von Materialproben im Gramm-Maßstab sowie für röntgenographische Strukturanalysen anhand von Einkristallen bieten die Basis für Charakterisierungen der neuen Verbindungen mittels Leitfähigkeitsmessungen, Messungen der Suszeptibilitäten, thermoanalytischen Messungen, thermoelektrischen Charakterisierungen sowie Analysen der Bindungssituation mit quantenchemischen Berechnungen. Diese Berechnungen sollen mit NMR-spektroskopischen Messungen der Knight-Verschiebung korreliert werden. Diese Studien sollen dazu dienen, ein größeres Verständnis für die Wechselwirkung der lokalen Dipole in einer polaren metallischen Struktur mit den Leitfähigkeitselektronen zu gewinnen. Daswäre für die zukünftige gezielte Herstellung polarer intermetallischer Materialien mit den jeweils an die erwünschten Anwendungen angepassten Eingeschaftskombinationen von großem Vorteil. Die bisherigen Vorarbeiten zeigen, dass unsere Gruppe und unsere Kooperationspartner für derartige Untersuchungen geeignet und die Erfolgsaussichten dieses Projekts hoch sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen