Innovative neue Hochdruck Oxotellurat-Verbindungen

Neue, innovative Materialien, die eine verstärkte Miniaturisierung elektrischer Schaltkreise ermögli- chen oder höhere Speicherdichten garantieren, sind Schlüsselkomponenten für die Zukunft der Menschheit. Dabei hängt das Tempo des allgemeinen Fortschritts stark von unseren Fähigkeiten ab, neue Werkstoffe zu schaffen. Im festen Zustand erfordert eine Materialsynthese in der Regel hohe Temperaturen. Infolgedessen sind auf solch einem Weg nur die thermodynamisch stabilsten Verbin- dungen zugänglich. Durch eine Änderung des äußeren Parameters Druck sind jedoch auch andere, metastabile Phasen herstellbar, die durch herkömmliche Synthese bei Umgebungsdruck nicht er- reichbar wären. Im Rahmen dieses Projekt wird eine systematische Untersuchung von Oxotelluratverbindungen unter Hochdruck-/Hochtemperaturbedingungen (HD/HT) ermöglicht, wobei potenzielle neue Materialien synthetisiert und charakterisiert werden. Die Vielfalt der hier erforschten Oxotelluratverbindungen beruht auf der hohen Zahl möglicher unterschiedlicher Kristallstrukturen, wofür eine besondere elektronische Situation an den Telluratomen verantwortlich ist. In jüngster Zeit erlangten neuartige Übergangsmetallorthotellurate M3TeO6 (M = Ni, Co, Mn) aufgrund ihrer multiferroischen Eigenschaf- ten große Bedeutung. Hierbei handelt es sich um Stoffe, die mehrere Ordnungszustände besitzen und sich durch Variation eines Zustands, der Zweite beeinflussen lässt. So lässt sich mittels eines elektrischen Feldes der Magnetismus des Materials verändern und umgekehrt. Kürzlich ist es uns ge- lungen, eine Hochdruckmodifikation von Co3TeO6 zu synthetisieren, die denselben hochinteressanten Strukturtyp wie Ni3TeO6 aufweist und somit vergleichbare multiferroische Eigenschaften aufweisen könnte. Das Forschungsgebiet der Hochdruck-/Hochtemperatur-Chemie von Oxotelluraten steckt noch in den Kinderschuhen. Wir verwenden erfolgreich eine Kombination aus Vorläuferverbindungen und an- schließenden Multianvil-HD/HT-Experimenten. Mit unserer Anlage sind Bedingungen im Inneren der Probenkapsel von 1400 C und 140.000 bar erreichbar. Die Multianvil-Methode ist ein idealer Kom- promiss zwischen maximal erreichbarem quasi-hydrostatischem Druck und Probengröße, die an- schließend eine umfassende Analyse ermöglicht. Der Begriff Multianvil bedeutet übrigens, dass die Probe von mehreren Seiten durch Stempel (Anvil) gleichmäßig komprimiert wird. Grundlage aller weiteren Untersuchungen ist anschließend die Strukturaufklärung der neuen Verbindungen und Kris- tallstrukturen mit Hilfe der Röntgenbeugung. Der zusätzliche Syntheseparameter Druck macht diese Untersuchungen einzigartig. Einerseits han- delt es sich um eine Synthesetechnik, die sogar industriell genutzt werden kann, wie die Synthese von künstlichem Diamant zeigt, andererseits nutzt diese Methode Bedingungen, die in tiefen Erd- schichten herrschen, zu denen die Menschheit noch keinen Zugang hat und daher auf solche Experi- mente angewiesen ist, um ein tieferes Verständnis zu erlangen.