Dokument: Strukturmodellierung amorpher Festkörper - Entwicklung eines erweiterten Reverse-Monte-Carlo-Programms und Untersuchungen zu NMR-chemischen Verschiebungen in Festkörpern

Titel:Strukturmodellierung amorpher Festkörper - Entwicklung eines erweiterten Reverse-Monte-Carlo-Programms und Untersuchungen zu NMR-chemischen Verschiebungen in Festkörpern
URL für Lesezeichen:https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=3461
URN (NBN):urn:nbn:de:hbz:061-20060713-001461-7
Kollektion:Dissertationen
Sprache:Deutsch
Dokumententyp:Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:Text
Autor: Doerr, Markus [Autor]
Dateien:
[Dateien anzeigen]Adobe PDF
[Details]38,03 MB in einer Datei
[ZIP-Datei erzeugen]
Dateien vom 09.02.2007 / geändert 09.02.2007
Beitragende:Prof. Dr. Marian, Christel M. [Gutachter]
Prof. Dr. Thiel, Walter [Gutachter]
Stichwörter:amorph, Struktur, Keramik, Si3B3N7, Reverse-Monte-Carlo, NMR, chemische Verschiebung, ab-initio, N-15, Al-27
Dewey Dezimal-Klassifikation:500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie
Beschreibung:Diese Arbeit liefert Beiträge zur Strukturaufklärung amorpher Festkörper. Dabei wurden zwei Wege beschritten: (a) Durch quantenchemische Rechnungen wurden Zusammenhänge zwischen Struktur und NMR-chemischer Verschiebung in Festkörpern untersucht. (b) Um diese Informationen zur Erstellung von Strukturmodellen nutzen zu können, wurde ein Reverse-Monte-Carlo-Programm entwickelt, das ergänzend zur üblichen Anpassung der Modelle an Beugungsdaten auch die Anpassung an NMR-Daten in Form der chemischen Verschiebungen erlaubt. Um die Erzeugung energetisch unrealistischer Strukturen zu unterdrücken, kann die potenzielle Energie als weitere Nebenbedingung bei der Modellerzeugung berücksichtigt werden. Darüber hinaus ermöglicht das Programm die Berechnung der Beugungsdaten sowohl im Realraum als auch im reziproken Raum.

Der Anwendungsteil der Arbeit gliedert sich in zwei Teile: Der erste Teil befasst sich mit der Entwicklung von Strukturmodellen für amorphes Siliziumbornitrid (a-Si3B3N7), einem Prototyp einer relativ neuen Klasse von Hochleistungskeramiken. Hier wurden quantenchemische Berechnungen der chemischen Verschiebungen von Stickstoff in NB2Si- und NBSi2-Umgebungen im Festkörper durchgeführt. Dadurch wurde erstmals eine Interpretation des 15N-NMR-Spektrums der Keramik möglich, die zuvor daran gescheitert war, dass bisher keine Festkörper mit Stickstoff in diesen chemischen Umgebungen synthetisiert wurden, die zum Vergleich hätten herangezogen werden können. Die Daten wurden (zusammen mit bereits bekannten Informationen über die N-chemischen Verschiebungen in NB3- und NSi3-Umgebungen) benutzt, um Reverse-Monte-Carlo-Strukturmodelle der Keramik zu erstellen, die sowohl im Einklang mit Beugungsdaten aus Röntgen-, Neutronen- und Elektronenbeugungsexperimenten als auch mit dem 15N-NMR-Spektrum der Verbindung sind. Es zeigte sich, dass durch die Berücksichtigung der NMR-Daten unter anderem die Verknüpfungsmuster der BN3- und SiN4-Baueinheiten der Keramik beeinflusst werden. Als Folge ist die Zweitnachbarstatistik der B- und N-Kerne in den mit Berücksichtigung von NMR-Daten optimierten Modelle in besserer Übereinstimmung mit Daten aus NMR-Doppelresonanzexperimenten.

Im zweiten Teil der Arbeit wurden die Al- und N-chemischen Verschiebungen in (Al,N)-Verbindungen untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass durch Cluster-Modelle mit geeigneter elektronischer Konfiguration die experimentellen Al- und N-chemischen Verschiebungen in kristallinem AlN reproduzierbar sind. Durch eine Konnektivitätsanalyse wurde eine systematische Korrelation der N-chemischen Verschiebung mit der chemischen Umgebung gefunden. Weitere Informationen über die Abhängigkeit der Al- und N-chemischen Verschiebungen von der Struktur wurden durch Rechnungen an molekularen Amino- und Iminoalanen gewonnen. Über die chemischen Verschiebungen in den untersuchten Verbindungen war bisher nur wenig bekannt. Die Daten sollen bei der Erforschung der AlN-Synthese aus molekularen Vorläufern dazu dienen, die auftretenden amorphen Zwischenstufen anhand ihrer NMR-Spektren zu charakterisieren.

Lizenz:In Copyright
Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie
Dokument erstellt am:13.07.2006
Dateien geändert am:12.02.2007
Promotionsantrag am:03.07.2006
Datum der Promotion:03.07.2006
english
Benutzer
Status: Gast
Aktionen