DFG-Schwerpunktprogramm SPP1415

„Kristalline Nichtgleichgewichtsphasen (KNG) - Präparation, Charakterisierung und in-situ-Untersuchung der Bildungsmechanismen"

Untersuchungen zur Selbstorganisation und Keimbildung metastabiler Bismutoxidmodifikationen

Durch den konzertierten Einsatz von Theorie und Experiment soll ein detailliertes Verständnis der Selbstorganisation von kristallinen Motiven und Polymorphen von Bismutoxiden erarbeitet werden. Eine Perspektive zur experimentellen Untersuchung der Selbstorganisation und des Wachstums von Bi_xO_y-Spezies aus der Lösung ist durch das „Einfrieren“ von Clusterverbindungen (x + y = 5 - 100) gegeben. Durch die Zugabe von Additiven, welche die Aggregate in der Lösung koordinieren, lässt sich das Kristallwachstum bereits in sehr frühen Stadien unterbrechen. Der Einfluss der stabilisierenden Liganden auf die Struktur der Aggregate bzw. die Bildung von Polymorphen des Bismutoxids ist bislang nicht aufgeklärt. ESI-MS massenspektrometrische Experimente bieten die Möglichkeit, den Prozess der Nukleation in situ zu verfolgen und den Einfluss der Liganden z.B. durch gezielte Desolvatisierung einzelner Aggregate zu studieren. Der Nukleationsvorgang soll begleitend zum Experiment durch Molekulardynamiksimulationen modelliert werden, damit durch Kombination von experimentellen und theoretischen Befunden ein tiefgehendes Verständnis der Keimbildung erarbeitet werden kann. Aus dem theoretischen Ansatz als besonders vielversprechend eingestufte Bismutoxidocluster sollen als Precursoren bzw. Keimbildner für die gezielte Synthese von Polymorphen des Bismutoxids untersucht werden.