Hamburg 2001 – wissenschaftliches Programm

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DF: Dielektrische Festkörper

DF 5: Gl
äser

DF 5.6: Fachvortrag

Dienstag, 27. März 2001, 16:30–16:50, S18/19

Phasenseparation in Kaliumsilikatgläsern: Diffraktion, NMR und Constraint-Theorie — •Rudolf Winter, Florian Meneau und G Neville Greaves — Department of Physics, University of Wales Aberystwyth, Penglais, Aberystwyth SY23 3BZ, Wales, UK

In dieser Studie wird die Struktur von Kaliumsilikatgläsern (x K₂O – 1-x SiO₂; 0.05 ≤ x ≤ 0.35) mit Röntgenweitwinkelbeugung (WAXS) und ²⁹Si magic-angle spinning (MAS) NMR-Spektroskopie untersucht. In den Diffraktogrammen (aufgenommen in Daresbury, station 8.2) wird eine für amorphe Strukturen typische Linie (first sharp diffraction peak, FSDP) gefunden, die unterhalb x=0.2 deutlich verbreitert und für x=0.05 schließlich bimodal wird. Die NMR-Spektren bestehen aus drei überlappenden Linien der unterschiedlich vernetzten SiO₄-Tetraeder (Qⁿ-Gruppen mit n = 2,3,4 verbrückenden Sauerstoffatomen). Alle drei Linien werden mit zunehmendem K₂O-Anteil gleichmäßig entschirmt. Bei x=0.17 ist die Q₃-Linie deutlich verbreitert, was auf eine Überlagerung zweier Linien hindeutet. Mit den beobachteten Linienverbreiterungen in WAXS und NMR liegen klare Indizien für Phasenseparation unterhalb x = 0.2 vor, während für x ≥ 0.2 ein homogenes Glas vorliegt. Dieses Verhalten wird im Rahmen der Constraint-Theorie als Aufweichen der Struktur bei x=0.2 erklärt.