Strukturelle und kinetische Aspekte des Einbaus von Wasser in silicatische Schmelzen und Gläser

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Der Einfluß hoher Wasserkonzentrationen in silicatischen Schmelzen auf deren physikalische und chemische Eigenschaften ist hinlänglich bekannt, aber wenig verstanden. Durch die Kombination von experimentellen Hochdruck-Hochtemperatur-Diffusionsexperimenten mit Computersimulationen sollen die strukturellen Aspekte des Einbaus von Wasser in ein silicatisches Netzwerk und deren Auswirkung auf die kinetischen Prozesse auf atomarer Ebene untersucht werden. Die Kraftfeldmethode erlaubt es, mit geringem rechentechnischen Aufwand die Reaktion eines Wassermoleküls in einem Hohlraum des Netzwerks unmittelbar zu studieren. Mit D218O sollen Diffusionsexperimente in natürlichen silicatischen Schmelzen, ausgehend von rhyolitischer Zusammensetzung, durchgeführt werden. Die Analyse der Diffusionsprofile erfolgt mit Hilfe der SNMS-Technik und der IR-Mikroskopie, wobei letztere auch in-situ betrieben werden soll. Durch Anwendung dieser Techniken bei Proben mit sehr unterschiedlichen initialen H2O-Gehalten über einen weiten Temperaturbereich, der vom Glaszustand bis zur stabilen Schmelze reicht, können neue Einblicke in die Transportmechanismen von H2O-Spezies, auch auch in die Entgasungskinetik und die strukturelle Relaxation der Schmelzen gewonnen werden.