Neutronenbeugung und -streuung an flüssigem und fluidem Fluorwasserstoff über einen weiten Temperatur- und Dichtebereich

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Fluorwasserstoff ist ein perfektes wasserstoffbrückenbildendes System. Um den Einfluss von Wasserstoffbrücken auf die Struktur von Flüssigkeiten detailliert ermitteln zu können, sollen an diesem System über einen weiten Temperatur- und Dichtebereich die einzelnen Atompaarkorrelationsfunktionen, d.h. die H-H-, H-F- und F-F- Funktionen, experimentell mit möglichst hoher Genauigkeit mit Hilfe der Neutronenbeugung und unter Verwendung der Isotopensubstitutionstechnik bestimmt werden. Es ist geplant, bereits vorhandene Neutronenbeugungsmessungen an Deuteriumfluorid mit noch durchzuführenden Messungen an der sogenannten Nullmischung (0.359 DF + 0.641 HF) und einer weiteren Mischung von (0.700 DF + 0.300 HF) zu kombinieren. Die durch diese Experimente gewonnenen Strukturdaten, insbesondere die Dichte- und Temperaturabhängigkeit der einzelnen Atompaarkorrelationsfunktionen, sollen das Strukturbild von flüssigem HF vervollständigen, die Grundlage zu weiteren theoretischen Rechnungen bilden und eine strenge Überprüfung der in Computersimulationen gewonnenen Daten ermöglichen. Die Untersuchungen an flüssigem HF sollen außerdem auf inelastische Messungen mit Hilfe von Neutronen ausgedehnt werden, um Aufschluss über die Dynamik des Systems zu erhalten. Hintergrund dieser Überlegung bilden molekulardynamische Simulationen, die in den Spektren der Korrelationsfunktion zusätzlich zu einer akustischen Mode eine weitere Mode zeigen. Da beide Moden einen Energieunterschied aufweisen, müsste ihre Existenz experimentell nachweisbar sein. Dazu sollen Messungen in der flüssigen Phase bei drei verschiedenen Temperaturen zwischen dem Tripelpunkt und dem Siedepunkt durchgeführt und ausgewertet werden.