Strukturdefekte und diffuse Streuung in Brownmilleriten

Ziel dieses Projektes ist die umfassende Charakterisierung von Verbindungen des Brownmillerittyps, betreffend ihrer Struktur, ihrer Phasensumwandlungen und insbesondere ihrer Defekte und Fehlordnungserscheinungen. Brownmillerite sind wichtige Phasen im Zementklinker, haben aber auch zahlreiche Anwendungen in der Katalyse und anderen technologischen Gebieten. Um ihre Materialeigenschaften besser zu verstehen, ist eine genaue Analyse ihrer strukturellen Besonderheiten im Nanobereich erforderlich. Die für dieses Projekt ausgewählten Verbindungen einfacher binärer Brownmilleritsysteme haben interessante strukturelle Eigenarten. Ca2 (Fe,X) 2 O5 , mit X=Al, Ga und Mn; diese Proben zeigen Phasenumwandlungen, Antiphasengrenzen und Fehlordnungsphänomene, wie durch das Auftreten diffuser Streuung belegt wird. Weiterer Gegenstand der Untersuchungen sind die "schichtartigen" Brownmillerite Ca4 (Fe,Mn,X)O9 (mit X=Al und Ti), die starke diffuse Streuung zeigen. Um die genannten Ziele des Projektes zu erreichen ist umfangreiches Wissen im Gebiet der diffusen Streuung, Modellierung von fehlgeordneten Strukturen sowie Elektronenmikroskopie nötig, ausserdem müssen die dazugehörigen experimentellen Einrichtungen vorhanden sein. Aus diesen Gründen wurde die Research School of Chemistry (RSC) an der Australian National University ausgesucht. Die Forschungsgruppen Disordered Materials und Solid State Inorganic Chemistry, die von Prof. T. R. Welberry und Prof. R. L. Withers geleitet werden, gehören zu den besten in diesem Fach. Weiters sind die experimentellen Einrichtungen und die nötige Erfahrung an der RSC vorhanden: Prof. Welberrys speziell angefertigte Diffraktometer sind die besten Laborgeräte zur Messung schwacher diffuser Streuung von fehlgeordneten Materialien. Zwei Transmissionselektronenmikroskope für Elektronenbeugung, Hochauflösung und in-situ Hochtemperaturexperimente sind vorhanden. Zusammen mit der außergewöhnlichen Erfahrung mit Monte Carlo Simulationen fehlgeordneter Strukturen ist die RSC (bzw. die Arbeitsgruppen Welberry/Withers) die bestmögliche Adresse für die erfolgreiche Durchführung des Forschungsprojekts. Abgesehen von den primären Forschungszielen, wird das gewonnene Wissen und die Erfahrung zum Vorteil der österreichischen Forschungslandschaft sein. Nach der Rückkehr wird der Antragsteller die Analyse von fehlgeordneten Materialien in Österreich fortsetzen, mit dem Ziel diese Methoden zur routinemäßigen Anwendung zu etablieren. Die Modellierung von fehlgeordneten Strukturen ist nicht nur für die Mineralogie und Kristallographie von Interesse, sondern auch für die Festkörperchemie, die Materialwissenschaften und sogar die Pharmazie.