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Isotopeneffekte bei der Selbstdiffusion und chemischen Diffusion von Lithium in Silicatgläsern und -kristallen

Leitung:Prof. Behrens, Dr. Horn, Dr. Schmidt
Bearbeitung:Dr. Anna Maria Welsch
Laufzeit:3 Jahre
Förderung durch:DFG FOR 1277
Link:www.for1277molife.uni-hannover.de - - MOLIFE
Bild  Isotopeneffekte bei der Selbstdiffusion und chemischen Diffusion von Lithium in Silicatgläsern und -kristallen

Isotopeneffekte bei der Selbstdiffusion und chemischen Diffusion von Lithium in Silicatgläsern und -kristallen

 

Ziel: Untersuchung der chemischen Diffusion und der Selbstdiffusion von Lithium in amorphen und kristallinen Systemen. Einflüsse von Struktur und Ordnungsgrad sollen durch Vergleich von Einkristallen und Gläsern studiert werden.

Zentrale Fragestellungen:

(a) Wie groß ist der Isotopeneffekt bei der Diffusion von Lithium? 
(b) Wie hängt die Li-Diffusion von der Struktur und Zusammensetzung der Materialien ab?    
(c) Wie wirken sich Ordnungsgrad und Dichte aus?    
(d) Wie stark wird die Li-Diffusion durch Anisotropie der Materialien beeinflusst?    
(e) Wie groß sind die Aktivierungsenergien und -volumina für die Li-Diffusion?  

Methodik: Diffusionspaarversuche, bei denen ein diffusiver Austausch zwischen zwei Probenkörpern erfolgt, die sich entweder nur in der Li-Isotopie oder im Li-Gehalt oder in beidem unterscheiden. Zur Bestimmung von Aktivierungsenergien und -volumina werden Versuche nicht nur bei Umgebungsdruck, sondern auch in Hochdruckautoklaven bis 700 MPa über einen weiten Temperaturbereich durchgeführt. Zur präzisen Messung der Element- und Isotopenprofile wird die Laserablation gekoppelt mit MC-ICPMS (multi-collector-inductively coupled plasma mass spectrometry) eingesetzt. Vergleichend werden SIMS-Messungen (secondary ion mass spectrometry) durchgeführt. Zur Bestimmung von Korrelationseffekten bei der Selbstdiffusion des Lithiums wird die ionische Leitfähigkeit mittels Impedanzspektroskopie gemessen. Untersuchungen an komprimierten Gläsern sollen Rückschlüsse über den Einfluss der Dichte und damit verbunden der strukturellen Ordnung auf die Li-Diffusion ermöglichen.  

Vorarbeiten und weiterführende Informationen:

[1]     H. Behrens, Chem. Geol. 96 (1992) 267.
[2]     H. Behrens, Y. Zhang, M. Leschik, M. Wiedenbeck, G. Heide, G. H. Frischat, Earth Planet. Sci. Lett. 254 (2007) 69.
[3]     M. Hahn, H. Behrens, A. Tegge-Schüring, J. Koepke, I. Horn, K. Rickers, G. Falkenberg, M. Wiedenbeck, Eur. J. Mineral. 17 (2005) 233-242.
[4]     I. Horn, F. v. Blanckenburg, Spectrochim. Acta Part B, 62 (2007) 410
[5]     H. Schmidt, G. Borchardt, O. Kaïtasov, B. Lesage, J. Non-Cryst. Solids, 353 (2007) 4801.

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