Die Forschungsarbeit der Gruppe Metallische Systeme
Die Arbeitsgruppe metallische Systeme wird zu gleichen Teilen von Hans Flandorfer und Klaus Richter geleitet. Wir beschäftigen uns mit der Synthese metallischer Materialien für eine große Bandbreite potentieller Anwendungen – von den klassischen Struktur- und Hochtemperaturmaterialien bis zu Funktionsmaterialien mit elektrischem, magnetischem oder katalytischem Anwendungsprofil.
Unsere Gruppe ist grundlagenwissenschaftlich ausgerichtet – im Vordergrund steht also nicht die Optimierung der Anwendung, sondern - neben der Synthese - vor allem das Verständnis der Kristallstruktur, der thermodynamischen und anderer physikalisch-chemischen Eigenschaften, des Phasendiagramms und der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen des Materials. Die Ausrichtung der Arbeitsgruppe ist experimentell, es wird aber auch immer wieder auf thermodynamische oder quantenchemische Modellrechnungen zurückgegriffen.
Liquidusprojektion mit Liquidusisothermen im ternären System
Cu-Li-Sn
Methoden
Direktes Erwärmen kleiner Proben im verschweißten Ta-Tiegel erlaubt die zeitsparende Wärmebehandlung bei Temperaturen bis zu 1800 °C.
Methoden
Die Arbeit an metallischen Verbindungen erfordert eigene Synthesetechniken bei sehr hohen Temperaturen unter Inertbedingungen oder den chemischen Gasphasentransport. Unsere Labors verfügen über eine entsprechende spezialisierte Ausstattung und Techniken wie z.B. Lichtbogen- und Induktionsöfen, Verschweißen in Quarzglas und Ta-Tiegeln, Gradientenöfen, Vakuumsysteme und Glovebox. Auch das Arbeiten mit eigens konstruierten Apparaturen aus Quarzglas gehört bei uns zu den Standardmethoden.
Wesentliche Charakterisierungsmethoden sind die thermische Analyse (DTA, DSC, TGA), optische und Elektronen-Mikroskopie sowie Röntgendiffraktometrie am Pulver bzw. am Einkristall. Hier wird sowohl auf eigene Ressourcen als auch auf die exzellent ausgestatteten Zentren der Fakultät zurückgegriffen. Eine weitere Spezialisierung der Arbeitsgruppe ist die experimentelle Thermodynamik mit Schwerpunkt Hochtemperatur-Kalorimetrie sowie der thermodynamischen Anwendung von Dampfdruck- und Elektrodenpotentialmessungen.
Themen
Arbeitsschwerpunkte bilden derzeit die Forschungen an strukturellen und thermodynamischen Eigenschaften von intermetallischen Anodenmaterialien für leistungsstarke Li-Ionenbatterien und die Synthese intermetallischer Verbindungen über direkte Gasphasenreaktionen. Die Strukturierung von Materialien leistet dabei in vielen Fällen einen entscheidenden Beitrag zur Verbesserung der Materialeigenschaften. Neuere Beispiele aus unserer Gruppe hierzu umfassen geschichtete (2-D) Vanadiumselenide, nanostrukturierte Intermetallische Verbindungen für die Katalyse und strukturierte Zinnsulfide bzw. Si/Zinnsulfid-Komposite als Anodenmaterialien.
Sekundärelektronenbild einer misfit-layer Verbindung im System Se-Sn-V die in einem kürzlich abgeschlossenen Projekt synthetisiert wurde.
Kristalle von SnS2 hexagonaler Morphologie mit breiter Größenverteilung aus der Hydrothermalsynthese.