Phasenanalyse und Verfolgung von Festkörperreaktionen mit in situ-Mößbauer-Spektroskopie

• Antragsteller: Professor Dr. Philipp Gütlich (†)
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 1996 bis 2003
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5276748

Das Ziel der Arbeit ist es, die technisch relevanten Eisennitride, wie sie beispielsweise bei der Hochtemperaturnitridierung von a-Eisen und Stählen entstehen, spektroskopisch zu charakterisieren. Die Eisennitride g-Fe4N, e-Fe3N und z-Fe2N sind gut charakterisiert. Allerdings weist das Fe/N-Phasendiagramm noch viele ungeklärte Stellen auf. Die Mößbauer-Spektroskopie ist eine hochsensitive Methode, die auf Hyperfeinwechselwirkungen zwischen Kern und elektrischen bzw. magnetischen Feldern am Kernort beruht. Da das Mößbauer-Nuklid 57Fe nur zu 2.2 % in natürlichem Eisen vorkommt, ist in bestimmten Fällen eine Anreicherung dieses Isotops erforderlich. Neben MößbauerMessungen werden auch Leitfähigkeits- und magnetische Messungen durchgeführt. Diese werden durch Neutronen- und Röntgenstreuungsmessungen ergänzt. Darüber hinaus erfolgen BandstrukturRechnungen an Eisennitriden. In einem zweiten Teilprojekt werden, in Zusammenarbeit mit Professor Kniep (MPI Chemische Physik fester Stoffe, Dresden), Nitridoferrate, insbesondere die Substitutionsreihe Li2[Li1-xFexN], mit der 57Fe-MößbauerSpektroskopie untersucht. Unklar ist hier vor allem die Ursache für das kürzlich von uns gemessene ungewöhnlich große Magnetfeld von 690 KG, das größte, das bisher an einem eisenhaltigen Material gefunden worden ist. Zur Klärung sind Elektronenstrukturrechnungen ins Auge gefaßt, um zu prüfen, ob polarisierte 4s-Elektronen der entscheidende Beitrag zum beobachteten Riesen-Magnetfeld sind, wie vermutet wird. Darüber hinaus ist zu prüfen, ob bei einem bestimmten Substitutionsparameter x des Übergangsmetalls ein Halbleiter-Metall-Übergang auftritt, wie ebenfalls vermutet wird. Als drittes Teilprojekt hat sich im Laufe unserer jüngsten Mößbauer-Untersuchungen zum Valenzzustand von Eisen in stickstoffhaltigen Verbindungen die Charakterisierung von gemischtvalenten Verbindungen von besonderer Aktualität entwickelt.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1010: Reaktivität von Festkörpern