Synthese, Kristallstrukturvorhersage, Kristallisation und Kristallstrukturbestimmung metallorganischer Doppelschichtstrukturen

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Das Projekt befasst sich mit der gezielten Synthese zweidimensionaler Spinsysteme. Hierfür sollen Doppelschichtstrukturen aufgebaut werden, die abwechselnd aus unpolaren van-der-Waals-Schichten und polaren/ionischen Schichten bestehen. Diese Doppelschichten sollen u.a. auf Basis von Übergangsmetallkomplexen von o-Hydroxy-naphthoesäuren hergestellt werden. Die Verbindungen werden synthetisiert, kristallisiert und auf polymorphe Formen untersucht. Die Kristallstrukturen werden durch Einkristallröntgenstrukturanalyse oder durch Röntgenpulverdiffraktometrie bestimmt. Parallel hierzu werden die möglichen polymorphen Formen durch Kristallstrukturvorhersage ermittelt. Von geeigneten Verbindungen werden gute, genügend große Einkristalle gezüchtet, um die Spin-Spin-Wechselwirkungen, die magnetischen Eigenschaften und Feldeffekte zu messen. Die Kristallstrukturen von denjenigen Verbindungen der AK Wagner und Auner, die nicht als Einkristalle, sondern nur als kristalline Pulver erhältlich sind, werden aus Röntgenpulverdiagrammen bestimmt. Die Kenntnis der Kristallstrukturen ist notwendig zum Verständnis der gemessenen magnetischen Eigenschaften und zur Steuerung der weiteren Synthesen. Durch Optimierung der Gitterenergie kann man die möglichen Kristallstrukturen von Molekülverbindungen berechnen und vorhersagen. Das Verfahren ist bisher auf van der Waals-Kristalle beschränkt. Es soll auf niedrigdimensionale metallorganische Systeme und auf ionische Metall-Anion-Komplexe erweitert werden. Das Verfahren wird anschließend zur Bestimmung von Kristallstrukturen aus Röntgenpulverdiagrammen eingesetzt.