Startseite       SB-Funktionen für Studierende    WiSe 2021/22      Switch to english language  Hilfe

Einrichtung: Abteilung Kristallographie - Einzelansicht

  • Funktionen:
Grunddaten
Kurzbezeichnung Abteilung Einrichtungsart Institut
Einrichtung Abteilung Kristallographie Kostenstelle 615-A
Zusatzbezeichnung Abteilung Kristallographie Drucken
Institutsnummer Veranstalter/-in J
Adresse
PLZ 37077 Telefon +49 551 39 33892
Ort Göttingen Fax +49 551 39 9521
Straße Goldschmidtstr. 1 E-Mail-Adresse ugmk@gwdg.de
Dienstzimmer Hyperlink http://kristall.uni-mki.gwdg.de/

Inhalt

Aufgaben

Die Kristallographie als Teildisziplin der Geowissenschaften wurde durch H. G. F. Winkler 1949 in Göttingen gegründet. Seit dieser Zeit bilden geo- und materialwissenschaftliche Fragestellungen, insbesondere die Kristallstrukturanalyse und die Kristallzüchtung einen Schwerpunkt der Forschungsaktivitäten. 1965 wurde das Extraordinariat für Kristallographie zum Ordinariat erhoben und das Mineralogisch-Kristallographische Institut als selbstständige Einheit innerhalb der Math.-Nat. Fakultät gegründet. Dieses Institut wurde am 01.01.2001 in eine Abteilung des neugegründeten Geowissenschaftlichen Zentrums der Universität Göttingen (GZG) überführt.

Die Kristallographie ist eine materialwissenschaftlich orientierte Disziplin, die im Schnittpunkt von Geowissenschaften, Physik und Chemie angesiedelt ist. Sie beschäftigt sich mit Fragen der atomaren/molekularen Struktur sowie ihrer Dynamik und den damit verbundenen Eigenschaften von kondensierter Materie. Die Beziehungen von Struktur/Dynamik und Eigenschaften sind von großer Bedeutung für ein Verständnis des Materialverhaltens in Geosystemen oder in technischen Bereichen. Darüber hinaus wird die Kinetik atomarer und molekularer Vorgänge bei der Kristallisation und bei Phasenumwandlungen untersucht. Hierbei spielen innere und äußere Grenzflächen der Materialien eine wichtige Rolle. Methodisch werden bei unseren Forschungsarbeiten neben Röntgen- und Neutronen-Streumethoden auch hochauflösende Abbildungsverfahren und molekulare Computersimulationen eingesetzt.

Zur Zeit werden folgende Forschungsschwerpunkte bearbeitet:

Struktur-Leitfähigkeitskorrelation in Ionenleitern (Adams)

Bei der Suche nach Festelektrolyten mit hoher ionischer Leitfähigkeit werden grundsätzlich zwei verschiedene Strategien verfolgt: die Synthese neuer Materialien und die Optimierung der Leitfähigkeit bekannter Materialien. In beiden Fällen benötigt man für ein zielgerichtetes Vorgehen Kriterien, welche Auswirkungen strukturelle Änderungen auf atomarer Ebene oder auch Änderungen der Mikrostruktur auf die Leitfähigkeit besitzen. Für amorphe und kristalline Silber-Ionenleiter entwickeln wir exemplarisch einen solchen Bewertungsmaßstab in Form von Korrelationen zwischen Größen, die Struktur und Leitfähigkeit charakterisieren. Hierzu wird eine modifizierte Valenzsummen-Methode eingesetzt, die Unterschiede in der Bindungsweichheit systematisch berücksichtigt. Grundsätzlich besteht eine Stärke des Bindungsvalenzansatzes darin, dass er auch in stark fehlgeordneten bis hin zu amorphen Systemen anwendbar bleibt, während gerade für diese wegen ihrer hohen Leitfähigkeit technisch interessanten Systeme die Methoden an Grenzen stoßen, die auf ausgefeilten Kristallstrukturanalysen basieren. Auch die Bindungsvalenzmethode benötigt in solchen Systemen spezielle Verfahren, um repräsentative lokale Strukturmodelle zu erhalten. Für die Generierung lokaler Strukturmodelle erwies sich eine modifizierte Reverse-Monte-Carlo-Methode als besonders geeignet. Ein effektiver Weg zur Optimierung der Leitfähigkeit bekannter Ionenleiter besteht im "heterogenen Dotieren", also dem Ausnutzen von Grenzflächeneffekten zwischen verschiedenen Phasen zur Erhöhung der Leitfähigkeit. Für Silber-ionenleitenden Gläser konnten wir zeigen, dass auch die während eines frühen Stadiums der Kristallisation zu beobachtende Leitfähigkeitserhöhung eine derartige Grenzflächenwechselwirkung darstellt. Als Beleg für die Existenz eines verstärkten Raumladungseffekts in geometrisch beschränkten Ionenleitern erweist sich schließlich der massive Leitfähigkeitsanstieg beim heterogenen Dotieren von Silberiodid mit gamma-Aluminiumoxid.

Protonenleitende und gemischtleitende Oxide (Adams)

Die Besonderheiten der Protonenleitung in Festlelektrolyten, die wir z.B. an perowskitartigen Protonenleitern für Hochtemperatur-Brennstoffzellen untersuchen, und die Wechselwirkung zwischen Protonen- und elektronenleitung stehen im Zentrum eines weiteren Forschungsschwerpunkts.

Die gemischtleitenden Molybdänwasserstoffbronzen HxMoO3 sind für Anwendungen als Hydrierungskatalysatoren und in elektrochromen Anzeigeelementen technisch relevant. Bei der Wasserstoffinterkalation entstehen niederdimensionale Strukturmodulationen. Diese im allgemeinen inkommensurablen Ladungsdichtewellen bestimmen die elektronische und ionische Leitfähigkeit. Untersuchungen an diesem Modellsystem erlauben Rückschlüsse auf das Wechselspiel zwischen elektronischen Effekten als Folge des niederdimensionalen Charakters der elektronischen Leitfähigkeit und Strukturmodulationen, sowie Ordnung und Verteilung der Protonen.

Untersuchung der (Re)kristallisation und Texturentstehung (Klein)

Hier werden insbesondere neue Mess- und Auswerteverfahren zur Texturbestimmung mit Hochenergie-Synchrotronstrahlung entwickelt. An der Hochenergie-Beamline BW5 im HASYLAB in Hamburg werden neue Methoden zur Texturbestimmung mit einem 2-dimensionalen Detektor entwickelt. Neben Messverfahren zur Bestimmung der globalen Textur entstehen auch Verfahren zur lokalen Texturanalyse. Diese Verfahren sind unabhängig vom eingesetzten Probenmaterial, sie lassen sich auf das gesamte Werkstoffspektrum, auf geologische Proben sowie auf kristalline Biomaterialien anwenden.

Untersuchungen am Eis (Kuhs)

a)Herstellung und Charakterisierung von Eisphasen sowie Suche nach neuen metastabilen Formen der Substanz Wasser. Im Zuge dieser Bemühungen ist es uns gelungen, eine bislang unbekannte Phase des Eises (Eis XII) herzustellen und deren Struktur aufzuklären. Diese Untersuchungen dienen dazu, ein besseres physikalisch-chemisches Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Wassermolekülen zu erlangen. Zu dieser Problematik werden auch eine Reihe von Computersimulationen (Monte-Carlo und Moleküldynamik) sowie ab-initio Berechnungen durchgeführt und mit unseren experimentellen Ergebnissen für Struktur und Dynamik verglichen.

b) Untersuchung der Reaktionskinetik bei Phasenumwandlungen zwischen verschiedenen Eisphasen mit einem Schwerpunkt bei der Untersuchung von sog. kubischen Eis. Von dieser Phase wird vermutet, dass sie eine Rolle bei der Entstehung von Schneekristallen spielt. Untersucht wird auch das Rekristallisationsverhalten von Schnee in Abhängigkeit von der Temperatur ("Schnee-Metamorphose").

c)Untersuchung der Deformationsstrukturen und Deformationsmechanismen im Gletschereis, insbesondere im Eis der polaren Eisschilde. Diese Untersuchungen erfolgen in Zusammenarbeit mit dem AWI/Bremerhaven an Eisbohrkernen aus der Arktis (NGRIP) und Antarktis (DOME C) mittels optischer Mikroskopie und Beugungsverfahren.

Gashydrate (Kuhs)

In mehreren Projekten werden die Thermodynamik, die Bildungs- und Zersetzungskinetik sowie die Mikrostruktur von Gashydraten untersucht. Gashydrate sind bei Atmosphärendruck nicht stabil. Die Abteilung betreibt ein gut ausgestattetes Drucklabor, in dem Gashydrate kontrolliert hergestellt und untersucht werden können. In Zusammenarbeit mit dem GEOMAR/Kiel werden auch Untersuchungen an marinen Gashydraten durchgeführt. Neben einer Vielzahl experimenteller Untersuchungsmethoden werden die Computersimulation sowie ab-initio Rechnungen mit dem Ziel eingesetzt, verbesserte physiko-chemische Modelle zur Beschreibung des thermodynamischen und kinetischen Verhaltens der natürlichen Gashydrate zu entwickeln. Solche Modelle sollen u. a. dazu dienen, die Entstehungsmechanismen der natürlichen Gashydrate besser zu verstehen sowie deren Risikopotential besser abschätzen zu können.

Thermodynamische Untersuchungen an oxidischen und sulfidischen Systemen (Mariolacos)

Es wurden Synthesen und Kristallzüchtungsverfahren mittels chemischer Transportreaktionen an einer Reihe mineralischer Phasen durchgeführt und die erhaltenen Einkristalle mittels der Einkristallstrukturanalyse strukturell charakterisiert.

Online Mineraldatenbanken (Susse)

Mineraldatenbanken spielen eine wichtige Rolle im geowissenschaftlichen Informationsaustauch. Die hier in der Programmiersprache C/C++ entwickelten Mineraldatenbanken MinAbs (kristallographisch ausgerichtet) und InfRed (infrarot-spektroskopisch) wurden in der Vergangenheit der wissenschaftlichenÖffentlichkeit auf Datenträgern offline zur Verfügung gestellt. Die neue Programmiersprache Java macht es prinzipiell möglich, Software online im Internet laufen zu lassen. Von dieser neuen Technologie wurde im Berichtszeitraum Gebrauch gemacht, um beide Datenbanken auf online-Betrieb umzustellen.

Struktur und Alteration von silikatischen Gläsern (Techmer)

Natürliche und ausgewählte technisch hergestellte, silikatische Gläser werden in ihrer Struktur, Oberfläche und chemischen Zusammensetzung in einzelnen Projekten untersucht, um Informationen über die Genese und Alterationsvorgänge in der Glasmatrix zu gewinnen. Dabei bilden natürliche silikatische Gläser, die sich unter extremen Unterkühlungsgradienten gebildet haben, Schwerpunkte der Untersuchungen, wie z.B. natürliche Reibungsschmelzen und Fulgurite. Methodisch werden hochauflösende optische Verfahren wie die Elektronenmikroskopie und in Zusammenarbeit mit dem Institut für Nichtmetallische Werkstoffe der TU Clausthal-Zellerfeld die Atomare Kraftmikroskopie eingesetzt.

Kooperationen

GEOMAR Kiel (Dr. G. Bohrmann)

MPI für Festkörperforschung, Stuttgart (J. Maier, K.D. Kreuer, W. Münch)

Fa. Testing of Raw and Residual Mineral Materials, Ebergötzen (Dr. P.-L. Gehlken)

Alfred-Wegener-Institut Bremerhaven (Dr. S. Kipfstuhl)

HASYLAB im DESY, Hamburg (Prof. Dr. J. Schneider)

Arbeitsgruppe Texturen, Physikalisches Institut, TU-Clausthal (Prof. (em.) Dr. H. J. Bunge, Prof. Dr. R. Schwarzer)

TU Clausthal-Zellerfeld, Inst. Nichtmetall. Werkstoffe, Abt. Glas (Prof. Dr. G. Frischat, PD Dr. E. Rädlein)

Institut für Materialprüfung und Werkstofftechnik GmbH, Clausthal (Prof. Dr. Neubert)

Niobium Products Company GmbH, Düsseldorf (Dr.-Ing. C. Klinkenberg)

Dep. of Physics, Chalmers TU, Göteborg (J. Swenson)

Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l'Environnement, CNRS, Grenoble, Frankreich (Dr. F. Dominé)

Institut Laue-Langevin, Grenoble, Frankreich (Dr. Th. Hansen)

Université Claude-Bernard Lyon I, LPCML, Villeurbanne, Frankreich (Prof. B. Champagnon)

Université de Lille, LPLAM, Villeneuve d'Ascq, Frankreich (Dr. B. Chazallon)

University College London, Department of Physics, London, UK (Prof. J. L. Finney)

CSIC, Institut de Ciència de Materials de Barcelona (E. Canadell)

Center for Microstructure Science of Materials, Seoul (J.S. Lee)

Kazan State University, Department of Applied Mathematics, Kazan, Rußland (Prof. A. N. Salamatin)

Steacie Institute of Molecular Sciences, NRC, Ottawa, Canada (Dr. J. S. Tse)

National Center for Electron Microscopy, LBL Berkeley, U.S.A (Dr. U. Dahmen; Dr. Ch. Echer)

Dep. of Geology and Geophysics, UC Berkeley, U.S.A. (Prof. Dr. H.-R. Wenk)

Portland State University, Dep. of Biogeochemistry, Oregon, U.S.A. (Prof. S. Cady)


Funktionen

Person Funktion Ergänzung
Fabbiani, Francesca P. A., Dr. Leiterin / Leiter Emmy Noether Programm
Kuhs, Werner F., Prof. Dr. Leiterin / Leiter Abteilungsleitung
Kuhs, Werner F., Prof. Dr. Professorin / Professor
Wilhelms, Frank, Prof. Dr. Professorin / Professor
Falenty, Andrzej Wissenschaftliche Mitarbeiterin / Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Holstein, Julian, Dr. Wissenschaftliche Mitarbeiterin / Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Klein, Helmut, Dr. -Ing. Wissenschaftliche Mitarbeiterin / Wissenschaftlicher Mitarbeiter Akademische Rätin / Akademischer Rat
Lafond, Patrick , PhD Wissenschaftliche Mitarbeiterin / Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Pukallus, Nina Katrin Wissenschaftliche Mitarbeiterin / Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Qin, Junfeng, Dr. Wissenschaftliche Mitarbeiterin / Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Raue, Lars, Dr. rer. nat. Wissenschaftliche Mitarbeiterin / Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Saouane, Sofiane Wissenschaftliche Mitarbeiterin / Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Sowa, Heidrun, Dr. rer. nat. Wissenschaftliche Mitarbeiterin / Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Bartels, Heiner Mitarbeiterin / Mitarbeiter im technischen und Verwaltungsdienst
Haepe, Klaus Mitarbeiterin / Mitarbeiter im technischen und Verwaltungsdienst
Möller, Jan Martin Mitarbeiterin / Mitarbeiter im technischen und Verwaltungsdienst
Kahmann, Ulf Mitarbeiterin / Mitarbeiter

Liste zeigen

Strukturbaum