Confinement - Schlüssel zur Stabilisierung in Kristallstrukturen
Da die Eigenschaften anorganischer Feststoffe eng mit ihren Kristallstrukturen verbunden sind, verfolgte das Projekt COSYMETCOX (Confined synthesis of metastable complex oxides) einen neuartigen Ansatz, um Eigenschaften und Anwendungen metastabiler komplexer Oxide zu erweitern. Unter Einsatz von Matrix-Confinement stabilisierte man metastabile Phasen, um nanoskalige Polymorphe zu erzeugen. Die Forscher identifizierten und untersuchten gleichermaßen die Grundeigenschaften des Stabilisierungsmechanismus. Sie arbeiteten mit für die Forschung maßgeblichen magnetoelektrischen Systemen: Epsilon-Eisen(III)oxid (ε-Fe2O3) und einer neuen Phase von La0.7Sr0.3MnO3. Letztere weist eine erhöhte Curie-Temperatur auf, wenn die magnetischen Eigenschaften verloren gehen. Da das Matrix-Confinement-Verfahren nicht immer für diese Nanooxide geeignet ist, beschäftigten sich die Wissenschaftler mit dieser Einschränkung. Eine Einbindung dieser Oxide erfordert die vollständige Kontrolle über deren Mikrostruktur sowie eine präzise Positionierung in einem technisch geeigneten Substrat. COSYMETCOX gelang ein robuste Methode zur Herstellung von ε-Fe2O3-Filmen auf einem Strontiumtitanatsubstrat. Sie entdeckten, dass dieses metastabile Polymorph bei Raumtemperatur ferroelektrisch ist. Dabei handelt es sich um die erste Berichterstattung über ein multiferroisches Einzelmetalloxid, von dem bekannt ist, dass es auch bei Umgebungstemperaturen ferroelektrisch ist. Die begrenzte Synthese des monoklinen La0.7Sr0.3MnO3 in Siliziumdioxidmatrizen ergab überraschende Resultate. Nach thermischer Behandlung der Gele entdeckten die Forscher eine wesentliche Menge an α-Quarz und nicht Manganit, wie erwartet wurde. Die Forscher begannen überdies mit der Untersuchung der Kristallisation von neuen metastabilen Phasen bei Unterdrücken in Flüssigkeiten. Die Arbeit wird nach dem Ende von COSYMETCOX im Forschungsportfolio einiger Projektmitglieder fortgesetzt.
Schlüsselbegriffe
Confinement, Begrenzung, Stabilisierung, Kristallstrukturen, metastabil, magnetoelektrisch
