Optische in situ-Spektroskopie zur elektronischen und ionischen Fehlordnung in Silikaten mit Olivinstruktur

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Ziel des Vorhabens ist die Aufklärung der mikroskopischen Natur von elektronischen Defekten und ionischer Lagefehlordnung (Kationenverteilung) in Olivinen (M,Mg)2SiO4 (M = Fe,Co). Dabei sollen neben den temperaturabhängigen Gleichgewichtseigenschaften der beiden Fehlordnungstypen auch deren kinetische Eigenschaften bei hohen Temperaturen untersucht werden. In Fe2SiO4 und Co2SiO4 sollen elektronische Gitterfehler anhand der ihnen eigenen Sauerstoffpartialdruckabhängigkeit der defektinduzierten optischen Absorption identifiziert werden. In Relaxationsexperimenten mit Sprüngen im Sauerstoffpartialdruck sollen die Kinetik der Stöchiometrieeinstellung, die mit der Diffusion der elektronischen Defekte verbunden ist, ermittelt und die richtungsabhängigen Defekt-Diffusionskoeffizienten bestimmt werden. In Olivin-Mischkristallen (M,Mg)2SiO4 soll die Temperaturabhängigkeit der Verteilung der zweiwertigen Kationen auf den unterschiedlichen Gitterlagen der Silikat-Struktur ermittelt werden. In Relaxationsexperimenten mit Temperatursprüngen soll die temperaturabhängige Kinetik der Kationenumverteilung ermittelt werden. Sowohl die Untersuchungen zur Kationenverteilung als auch die zur elektronischen Fehlordnung sollen in situ in Hochtemperaturexperimenten an orientierten Einkristallen mit polarisiertem Licht ausgeführt werden.