Ionentransport und Relaxation in nanokristallinen Materialien - Experiment und Theorie

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Das Forschungsvorhaben aus dem Bereich der Physikalischen Chemie und der Theorie der kondensierten Materie stellt ein Programm zur experimentellen und theoretischen Untersuchung des Ionentransports in nanokristallinen Materialien dar. Das Vorhaben gliedert sich in zwei Teile (Experiment und Theorie), die in engem Zusammenspiel durchgeführt werden sollen. Im experimentellen Teil sollen zunächst Transporteigenschaften einphasiger nanokristalliner Ionenleiter mit Methoden der kernmagnetischen Resonanz (NMR) und der Impedanz-Spektroskopie untersucht werden. Dabei konzentrieren wir uns auf die im Vergleich zu den Metallen noch wenig behandelte Stoffklasse der nanokristallinen Keramiken. Die Transportgrößen (Leitfähigkeit, Korrelationszeiten, NMR-Tracerdiffusionskoeffizient) sollen, außer von der Temperatur und ggf. der Frequenz, auch in Abhängigkeit von der mittleren Korngröße des nanokristallinen Materials gemessen werden. In einem zweiten Schritt wollen wir uns dann zweiphasigen nanokristallinen Ionenleitern zuwenden. ... Im theoretischen Teil sollen, in enger Abstimmung mit dem Experiment, Modelle für den Ionentransport in nanokristallinen Keramiken in Analogie zu den von uns bereits intensiv untersuchten dispersen (kristallinen) Ionenleitern und ionenleitenden Gläsern entwickelt und die Transportgrößen mit Hilfe von Monte-Carlo-Simulationen und Mittlerer-Feld-Näherung untersucht werden. Wie im experimentellen Teil interessieren uns besonders Abhängigkeiten von der mittleren Korngröße des Materials und die Frage, wie sich die Transporteigenschaften zweiphasiger nanokristalliner Materialien von denen einphasiger Materialien unterscheiden.