Strukturmechanische Reaktion elastischer Molekülkristalle auf Temperatur, Druck und uniaxiale Spannung

  Schematische Darstellung elastische/plastische Biegung Urheberrecht: © IfK

Die Entdeckung von Biegung, Verdrehung und Formwiederherstellung in Molekülkristallen in den letzten 15 Jahren hat nicht nur allgemeine Verwunderung, sondern bei Wissenschaftlern auch großes Interesse geweckt. Die verschiedenen Arten makroskopischer Flexibilität wurden erfolgreich in Materialien nachgewiesen, in denen schwache intermolekulare Wechselwirkungen die Kristallpackung dominieren. Jüngste Entdeckungen von Wellenleiter-, Piezoelektrizitäts-, Ferroelektrizitäts- und magnetischen Eigenschaften in Kristallen in Verbindung mit makroskopischer Flexibilität zeigen das immense Potenzial solcher Kristalle für optoelektronische, spannungsableitende und flexible Speicheranwendungen. Die Grenzen der mechanischen Anpassungsfähigkeit und ihre Beziehung zur zugrunde liegenden Geometrie und Energie der intermolekularen Wechselwirkungen bleiben jedoch unklar. Ziel dieses Projekts ist es, die Abhängigkeit von intra- und intermolekularen Wechselwirkungen innerhalb von Kristallen als Funktion von Temperatur, Druck und uniaxialer Spannung zu untersuchen. Im Rahmen des Projekts sollen drei Modellsysteme, nämlich ein spröder Kristall, ein elastischer und ein elastoplastischer Kristall untersucht werden. Bei Nicht-Raumtemperaturen wird ein erhöhter Druck unter Verwendung von Diamantstempelzellen und uniaxialen Spannungs-, Pulver- und Einkristall-Röntgen- und Neutronenbeugungsexperimenten durchgeführt, um genaue Informationen über Positionen und Auslenkungsparameter von Atomen einschließlich Wasserstoff zu erhalten. Eine systematische Analyse der Variation der Anordnung und der Energie intermolekularer Wechselwirkungen wird als Funktion der Temperatur und des Drucks bei Nicht-Raumbedingungen durchgeführt. Der erfolgreiche Abschluss des Projekts wird die strukturmechanischen Antwortkorrelationen molekularer Kristalle im Allgemeinen entschlüsseln, die für das weitere Design flexibler Kristalle von entscheidender Bedeutung sind.

Kontaktperson:

Dr. Somnath Dey

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Förderung:

Alexander-von-Humboldt-Stiftung
Projekttitel: Structure-mechanical response correlations of elastic molecular crystals as function of temperature, pressure and uniaxial strain
Förderkennzeichen: Ref 3.5 - 1212718 - IND - HFST-P
Laufzeit: 01.08.2020 - 31.07.2022