Poröse Materialien

Der Forschungsschwerpunkt liegt auf der temperaturabhängigen Interaktion zwischen Gerüsten und Templaten bei einfachen zeolithischen Gerüstverbindungen wie Cancriniten und Sodalithen. Hierbei werden systematisch sowohl die Gerüstzusammensetzung als auch die Porenfüllungen (Template) variiert und die Verbindungen temperaturabhängig charakterisiert. Neben (temperaturabhängiger) IR- und Raman Spektroskopie, Thermogravimetrie und anderen Methoden, sind (temperaturabhängige) Bragg- und „total-scattering“-Beugungsmethoden mit Röntgen-, Synchrotronstrahlung und Neutronen die Hauptanalysemethoden. Ziel der Forschungen ist ein vertieftes Verständnis der temperatur-abhängigen Eigenschaften dieser Gerüstverbindungen und ihrer Hervorbringung durch das Zusammenspiel zwischen strukturellen und dynamischen Aspekten der Verbindungen.

Röntgenbeugung (XRD), Rietveld und Paarverteilungsfunktion (PDF)

Zur Modellierung der Beugungsdaten kommen, bei klassischen Bragg-Beugungsexperimenten Rietveld-Verfeinerungen, bei „total-scattering“-Beugungsexperimenten sowohl  „small-box“ („PDF-Rietveld“) und Superzellen – PDF-Verfeinerungen oder „Reverse-Monte-Carlo“-Simulationen zum Einsatz.

Abb: Verteilung von Iodid im Alumosilikatischen Iodid-Sodaliten ermittelt aus total-scattering neutron TOF Experimenten.

In diesem Zusammenhang wird insbesondere die Methodenentwicklung zur Datenanalyse und -validierung vorangetrieben. Zur schnellen Analyse von großen Datensätzen wurde die Autokorrelationsmethode weiterentwickelt (doi.org/10.1515/zkri-2016-2000), die es erlaubt, ohne weitere Datenmanipulation oder Modellierung, festzustellen, bei welchen Temperaturen strukturelle Änderungen wirksam werden.

Zur Zeit wird in diesem Bereich eine Methode zur Qualitätsbewertung von „in-house” total-scattering Experimenten zur Bestimmung der Paarverteilungsfunktion vorangetrieben.

Force-Fields, DFT

Neben diesen experimentellen Methoden werden Simulationsmethoden (force-fields, DFT) eingesetzt und auch entwickelt (Zelluläre Automaten: doi.org/10.1016/j.micromeso.2019.109874).

Teamleitung: Lars Robben