Regensburg 2000 – scientific programme

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DF: Dielektrische Festkörper

DF 5: Keramiken

DF 5.3: Talk

Tuesday, March 28, 2000, 15:30–15:50, H11

Negative thermische Expansion in ZrW₂O₈ mit ¹⁸⁷W(β⁻)¹⁸⁷Re–TDPAC — •N. Ulbrich¹, W. Tröger¹, T. Butz¹ und P. Blaha² — ¹Nukl. Festkörperphysik, Univ. Leipzig — ²Inst. Techn. Elektrochemie, TU Wien

Zur Untersuchung der negativen thermische Expansion in ZrW₂O₈ wurden durch Neutronenbestrahlung von ZrW₂O₈ Sondenkerne ¹⁸⁷W(β⁻)¹⁸⁷Re erzeugt. Messungen des elektrischen Feldgradienten (EFG) mit der gestörten γ–γ–Winkelkorrelation (TDPAC) liefern zwischen 17 K und 403 K zwei charakteristische Kernquadrupolwechselwirkungen, die den beiden kristallographischen WO₄ Tetraedern zugeordnet werden. Die EFGs bei 295 K sind |V_zz^Re1|=18,92(4) · 10²¹ V/m², η^Re1=0,0 und |V_zz^Re2| = 4.55(2) · 10²¹ V/m², η^Re2=0,053(3). Ab initio Berechnungen der Elektronendichteverteilung mit dem Programmpaket WIEN97 ergeben V_zz^Re1 = 12,63 · 10²¹ V/m², η^Re1=0,0 und V_zz^Re2 = 4,90 · 10²¹ V/m², η^Re2=0,0. Oberhalb des strukturellen Phasenübergangs bei 428 K wurde keine charakteristische Kernquadrupolwechselwirkung beobachtet, was auf die hohe Sauerstoffbeweglichkeit in der Hochtemperaturphase zurückzuführen ist. Die temperaturabhängigen Untersuchungen in der Raumtemperaturphase zeigen, daß die EFGs an beiden Sondenplätzen nahezu konstant bleiben.

Dieser experimentelle Befund bestätigt das Modell von gekoppelten Librationen starrer ZrO₆ und WO₄ Polyeder (Rigid Unit Modes) als Ursache einer geometrischen Volumenkontraktion in ZrW₂O₈.