Theoretische Untersuchung der Anionensubstitution und Leitfähigkeit von Mayenit

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In dem hier beantragten Teilprojekt sollen Mayenit und die davon abgeleiteten Substanzen theoretisch behandelt werden. Die thermodynamische Stabilität des Einbaus verschiedener Anionen wie Cl-, S2-, S22-, SH-, N3-, NH2-, NH2-, CN-, O-, O2-, OH-, OCN- in das Aluminatgerüst [Ca24Al28O64]4+ wird quantenchemisch auf Dichtefunktionalniveau untersucht. Die eingebauten Spezies werden schwingungsspektroskopisch, optisch und magnetisch charakterisiert. Für alle stabilen Anionen werden die Diffusionsmechanismen berechnet. Dabei wird zwischen direkter Wanderung über Zwischengitterpositionen und Substitutionsmechanismen mit Gerüstsauerstoffen unterschieden. In der zweiten Phase werden die Strukturparameter des Gerüsts durch Substitution von Al durch Fe, Co, Cr, B bzw. Ca durch Mg, Sr, Ln/K variiert. Der Einfluss der geometrischen Modifikation auf die Wanderungsmechanismen soll untersucht werden. Neuartige Phasen nach teilweiser oder vollständiger Ersetzung von Ca durch Y, Na bzw. Al durch Si, Ge, P sollen auf ihre Stabilität gegen Zerfall in die jeweiligen Grundzustandsstrukturen geprüft werden. Die theoretischen Resultate sollen die experimentell arbeitenden Gruppen bei der Syntheseplanung unterstützen sowie zur Interpretation der dort gemessenen Spektren beitragen.