Mixed metal melts as solvents for materials synthesis
Mixed metal melts as solvents for materials synthesis
批准号:
1106150
负责人:
Susan Latturner
金额:
$39.0万
依托单位:
依托单位国家:
美国
项目类别:
Continuing Grant
财政年份:
2011
资助国家:
美国
项目状态:
已结题
起止时间:
2011-06-15 至 2015-09-30
中文摘要
技术摘要:这项研究得到了NSF材料研究部门的固态和材料化学计划的支持。 本项目将研究由两种元素组成的金属熔剂合成新的金属间化合物、Zintl相和复盐。 金属助熔剂中的合成允许在熔融溶液中进行反应;这种液态方法使晶体生长和形成不寻常的新亚稳相成为可能。 将两种不同的金属组合以充当混合溶剂允许由于共晶形成而降低反应温度,并且允许更宽范围的反应物的改善的溶解度。 将探讨两个领域:在镧系元素/过渡金属(Ln/T)共晶焊剂中合成磁性金属间相,以及在富含碱土金属(AE)焊剂混合物中合成轻质Zintl相和复杂盐状化合物。 Ln/T磁通合成将产生新的化合物,具有复杂的晶体结构和源于镧系元素和过渡金属元素的磁矩的磁性。 可能出现的磁行为包括磁有序、自旋玻璃行为、超导性、磁阻行为、混合价态和重费米子行为。 在富含碱土金属的熔剂中的反应将产生各种类型的材料,这取决于所使用的熔剂金属。 富含高正电性Ca、Sr或Ba的熔剂将强烈还原主族元素,形成新的Zintl相和复盐。 这些包括新的复杂的氢化物相,这可能是感兴趣的储氢。 使用富Mg熔剂将产生更多的边界产物,其不表现出完全的电荷转移,并且因此可能显示金属到绝缘体的转变。NSF材料研究部的固态和材料化学计划支持探索不寻常的合成方法,这些方法可能会导致发现具有有用特性的新化合物。 金属助熔剂技术使用熔融金属作为合金和金属间化合物的合成和晶体生长的溶剂。 通过在两种磁性金属(镧系金属和过渡金属)的助熔剂混合物中进行各种元素的反应来寻找磁性化合物。 用于储氢和潜在的航空航天应用的轻质合金正在从由轻质金属如Li、Mg和Ca组成的熔剂混合物中的元素的反应中寻找。 助熔剂生长通常会产生大晶体形式的产品;这允许使用大量的表征技术,这将导致更好地理解磁性和电子特性如何从化合物的结构和组成中获得。 这项研究将教育本科生,研究生和博士后研究人员在材料化学,这将加强发展计划在佛罗里达州立大学的材料科学。 这个高度跨学科的项目涉及与各个领域(如化学,物理和工程)的科学家合作;这将使参与者了解现代科学日益复杂的性质。
英文摘要
TECHNICAL SUMMARY:This research is supported by the Solid State and Materials Chemistry program of the NSF Division of Materials Research. This project will investigate the synthesis of new intermetallics, Zintl phases, and complex salts from metal fluxes comprised of two elements. Synthesis in metal flux allows reactions to take place in a molten solution; this liquid state method enables crystal growth and the formation of unusual new metastable phases. Combining two different metals to act as a mixed solvent allows for lower reaction temperatures due to eutectic formation, and improved solubility of a wider range of reactants. Two areas will be explored: the synthesis of magnetic intermetallic phases in lanthanide/transition metal (Ln/T) eutectic fluxes, and the synthesis of lightweight Zintl phases and complex salt-like compounds in alkaline earth-rich (AE) flux mixtures. The Ln/T flux syntheses will yield new compounds with complex crystal structures and magnetic properties stemming from magnetic moments of both the lanthanide and the transition metal element. Possible magnetic behavior that may arise includes magnetic ordering, spin glass behavior, superconductivity, magnetoresistive behavior, mixed valence and heavy fermion behavior. Reactions in alkaline earth rich fluxes will produce a wide range of classes of materials, depending on the flux metals used. Fluxes rich in highly electropositive Ca, Sr, or Ba will strongly reduce main group elements to form new Zintl phases and complex salts. These include new complex hydride phases which may be of interest for hydrogen storage. Using Mg-rich fluxes will yield more borderline products which do not exhibit complete charge transfer and may as a result show metal-to-insulator transitions. NON-TECHNICAL SUMMARY:The Solid State and Materials Chemistry program of the NSF Division of Materials Research supports exploration of unusual synthetic methods which may lead to discovery of new compounds with useful properties. The metal flux technique uses molten metals as solvents for synthesis and crystal growth of alloys and intermetallics. Magnetic compounds are being sought by carrying out reactions of a variety of elements in flux mixtures of two magnetic metals (a lanthanide metal and a transition metal). Light weight alloys for hydrogen storage and potential aerospace applications are being sought from reactions of elements in flux mixtures comprised of lightweight metals such as Li, Mg, and Ca. Flux growth often yields products in the form of large crystals; this allows for use of a large suite of characterization techniques which will lead to a better understanding of how magnetic and electronic properties are derived from the structure and composition of the compounds. This research will educate undergraduate, graduate and postdoctoral researchers in materials chemistry, which will strengthen the developing program in materials science at Florida State University. This highly interdisciplinary project involves collaboration with scientists in a variety of areas (such as chemistry, physics, and engineering); this will allow the participants to understand the increasingly complex nature of modern science.
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Directing the synthesis of complex materials from metal fluxes
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批准号:2126077
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项目类别:Standard Grant
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财政年份:2021
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负责人:Susan Latturner
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