Münster 1999 – wissenschaftliches Programm

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DF: Dielektrische Festkörper

DF 6: Poster

DF 6.23: Poster

Donnerstag, 25. März 1999, 09:30–12:30, Aula

Bindungsvolumina – Ein Weg zur quantitativen Bestimmung des freien Volumens in Gläsern — •H.-J. Weber — Institut für Physik, Universität Dortmund, 44221 Dortmund

Das Volumen einer kristallinen Einheitszelle wird in Teilvolumina V_b’s der Bindungen zerlegt. Wir formulieren die Abhängigkeit von V_b von der Bindungslänge d und der Koordinationszahl N des Kations als

In einem systematischen Studium von über 170 Verbindungen zeigt sich, daß V₀ = 0 und α_comp^* = 12.25 kompakte Strukturen definieren und daß V₀≠ 0 Strukturen mit Lücken oder freien Volumen kennzeichnet. Insbesondere wird der universelle Charakter von α_comp^* deutlich, der die Anwendung von Gl.1 auf Gläser geradezu herausfordert. Ausgehend von mittleren Bindungslängen und Koordinationszahlen wie sie in Kristallen auftreten, werden die freien Volumina in Alkali-Germanat-Gläsern bestimmt. Diese Gläser zeichnen sich durch ein Dichtemaximum bei 15-20 Molprozent Alkalioxid aus. Es zeigt sich, daß diese Germanatanomalie nicht durch eine reine Koordinationsänderung von N_Ge = 4 nach N_Ge = 6 und nicht durch die Annahme terminaler Sauerstoffe erklärt werden kann. Entscheidend ist die Reduktion des freien Volumens V₀ bzw. die dadurch indizierte Verdichtung der Netzwerkstruktur. Dieses Ergebnis widerspricht der üblichen Interpretation der Germanatanomalie.

Die Bedeutung der Bindungsvolumina für optische und elastische Eigenschaften der Gläser wird diskutiert.