Intermetallische Verbindungen von hochschmelzenden Übergangsmetallen und niedrigschmelzenden Metallen

Intermetallische Verbindungen von hochschmelzenden Übergangsmetallen und niedrigschmelzenden Metallen <br> <br>Gegenstand der Untersuchungen war die Synthese und Charakterisierung intermetallischer Verbindungen zwischen hochschmelzenden Übergangsmetallen und niedrigschmelzenden Metallen wie Zinn, Zink und Gallium. Ergebnisse früherer Arbeiten konnten hier erfolgreich erweitert und vervollständigt werden. Dabei hat sich die Metallschmelze als äußerst vorteilhaftes Reaktionsmedium erwiesen. So konnten nicht nur neue Verbindungen zum Teil phasenrein synthetisiert und charakterisiert werden, sondern auch Erkenntnisse über die lösungsvermittelnden und strukturdirigierender Eigenschaften von Metallen und anderen Elementen gewonnen werden. In vielen intermetallischen Verbindungen zwischen hochschmelzenden Übergangsmetallen der 5. bis 8. Gruppe des Periodensystems und niedrigschmelzenden Metallen ist eine auffällige Tendenz zur Ausbildung komplexer Strukturen und Anordnungen nach hierarchischen Prinzipien zu beobachten. Dabei handelt es sich stets um ausgesprochen übergangsmetallarme Verbindungen, in denen das Übergangsmetall als eine Art Ordnungsgeber fungiert, oder in einer recht gleichmäßigen Matrix der Mehrheitskomponente verteilt ist. Bemerkenswert ist neben einer großen Separierung und Ausordnung nach strukturchemischen Gesichtspunkten die oft sehr hohe Symmetrie oder Pseudosymmetrie in diesen Verbindungen. Charakteristische Merkmale sind häufig reguläre ÜM-Metalln-Polyeder, die entweder als diskrete Einheiten, als eckenverknüpfte oder kantenverknüpfte Netzwerke vorliegen. Darüber hinaus sind in Strukturen wie Mo7Sn12Zn40, MoZn6, ReGa4 und Mo2Cu3Ga8 Motive der Selbstähnlichkeit vorhanden, in dem Sinne, dass gleiche Strukturelemente mit gleicher Symmetrie auf unterschiedlichem Niveau auftreten, die sich durch eine geeignete Skalierung direkt ineinander überführen lassen. <br> <br>Die in dieser Arbeit vorgenommene Unterteilung in zinkreiche und galliumreiche Verbindung trägt der Beobachtung Rechnung, dass Zink in Verbindungen mit hochschmelzenden Übergangsmetallen eher dichteste Packungen ausbildet, die weitgehend metallische und ungerichtete Wechselwirkungen aufweisen. In galliumreichen Verbindungen ist dagegen eher eine Tendenz zu mehr gerichteten Bindungen und einem partiell kovalentem Galliumnetzwerk zu beobachten. Besonders das System Molybdän-Gallium-Zink zeigt dabei unterschiedliche Abstufungen, die von Ordnungs- und Defektvarianten der dichtesten Packungen in den zinkreichen Verbindungen des Mo(Zn,Ga)6 über ikosaedrische Packungen im Mo7Ga26Zn26-Typ bis zu den Strukturen des (MoGa5)nGa mit hoher kubisch-innenzentrierter Pseudosymmetrie reichen. Bezüglich des Raumbedarfs zeigt Gallium in diesen Strukturen eine bemerkenswerte Flexibilität, die möglicherweise von keinem anderen Metall in intermetallischen Verbindungen erreicht wird. <br> <br>Die Entstehung hochsymmetrischer komplexer Kristallstrukturen in intermetallischen Phasen scheint immer dann begünstigt zu sein, wenn bestimmte Organisationsprinzipien auftreten, die über die erste Koordinationssphäre hinausgehen, und möglicherweise bereits in der Schmelze vorliegen. In dieser Vorstellung bilden sich schon in der flüssigen Phase kurz vor dem Erstarrungspunkt große „molekulare“ Aggregate, in denen Selbstähnlichkeit ein wesentliches Merkmal zu sein scheint. Die Kristallisation solcher Cluster muss als kooperativer Prozess mit langreichweitigen Wechselwirkungen erfolgen, bei dem entsprechende Baugruppen schon im flüssigen Zustand vorhanden sind, und die Schmelze in der Nähe des Erstarrungspunktes bereits einen hohen Grad an Ordnung aufweist. Zudem müssen die Cluster einigermaßen miteinander kompatibel sein, damit die Kristallisation in einer periodischen Struktur mit Translationsfernordnung erfolgen kann. Die Kristallstrukturen dieser intermetallischen Phasen können daher als Modellverbindungen für das Kristallisationsverhalten von Metallschmelzen betrachtet werden.

Author dc:creator

• Lux, Rainer

Contributors dc:contributor

• Hillebrecht, Harald

• Metalle
• Kristallstrukturen
• Hierarchie
• intermetallic compounds
• metals
• crystal structures

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