Methoden der Festkörperchemie

Die folgenden Web-Seiten wurden mit den Vorlesungen in den Wintersemestern 2004/2005, 2013/2014 und 2016/2017 aufgebaut und werden aus Anlass der Vorlesung (Modul Methoden und Konzepte) im Wintersemester 2018/2019 dienstags, 9 Uhr, SR 04/002 wieder aktualisiert. Sie beinhalten nur die verwendeten Materialien, bislang aber noch keinen vollständigen Text. Stattdessen gibt es Präsentationen zu den einzelnen Methoden.

Die Veranstaltung ist als Erweiterung der alten Vorlesung Methoden der Anorganischen Chemie und der noch knapperen M+K-Basis-Kurse Kristallographie und Beugung sowie Spektroskopie gedacht. Vielleicht auch interessant für Geowissenschaftler im MSc. Crystalline Materials oder im Studiengang Sustainable Materials.

An dieser Stelle ein herzlicher Dank an die Gastdozenten, Frau Dr. Anke Hoffmann (MAS-NMR) und Herrn Prof. Dr. Andreas Danilewsky (Elektronenmikroskopie).

Caroline Röhr

Inhaltsverzeichnis (WS 2018/2019)

Einleitung, Übersichten

Teilbereiche der Festkörperchemie (SVG-Abbildung, Vorlage 1.1)
Übersicht zu Methoden der Strukturbestimmung (SVG-Abbildung, Vorlage 1.1)
Vorlesung Methoden der Anorganischen Chemie (Web-Seiten zur alten Diplomvorlesung)
Methoden und Information, Literaturhinweise s. Methodenvorlesung (ganz unten!)

**** Reihenfolge der Methoden nach der Abstimmung wie folgt: *******

I. Methoden zu Festkörpersynthesen

1. Thermoanalytische Methoden (DTA, DSC, TG)

PDF der Präsentation
Links
- Phasenumwandlung von Quarz (VRML2)
- Martensit-Umwandlung (VRML2)
- Sammlungen von Phasendiagrammen
  - Phase Diagram Web (freie Sammlung von Phasendiagrammen)
  - ACerS--NIST: Phase Equilibria Diagrams
  - ASM International, Binary Alloy Phase Diagrams
  - Phasendiagramme f. Geologen (Teaching)
  - Calphad (Berechnung von Phasendiagrammen)
- Web-Seite Gerätehersteller
  - Fa. Netzsch
  - Linseis

II. Methoden zur strukturellen Festkörpercharakterisierung

1. Neutronenbeugung

PDF der Präsentation
Links
- Darsbery Station 2.1
- Spallations-Quelle
- SNS, Spallationsquelle
- ISIS-Homepage
- HMI, Berlin
- ILL, Grenoble (mit vielen, aber kleinen Bildern)
- FRM-II München
  - Pulverdiffraktometer
  - RESI, EK-Diffraktometer
- Magnetische Struktur von MnO (VRML)

2. MAS-NMR (Gastdozentin: Dr. Anke Hoffmann)

Basics s.a. Kapitel I.3 der Vorlesung Methoden der Anorganischen Chemie
Link zum PDF des Vortrags folgt in Kürze

3. Mössbauer-Spektroskopie

PDF der Präsentation
s. Kapitel I.5 der Vorlesung Methoden der Anorganischen Chemie

4. Atomspektroskopie: XPS, UPS, EELS, RFA ...

PDF der Präsentation (Vorabversion)
Links
Skripte und Tutorials (noch zu aktualisieren!)
- sehr gute Skripte zu XPS (von Surface Science Western)
- CEA-Online-Tutorials, u.a. zu AES (von Evans Analytical Group)
- XPS-Online-Skript von www.lasurface.com
- AES-Online-Skript von www.lasurface.com
- UPS-Online-Skript von www.lasurface.com
- Surface Science Links von Univ. of London
- EELS-Tutorial
Fotos
- Foto XPS/STM-Anlage
- Energie Analysatoren

5. Elektronenmikroskopie (Gastdozent: Dr. Andreas Danilewsky

Teil 1: Grundlagen der Bildentstehung
Teil 2: Analytik im EM: EDX und EBSD
Besichtigung des EMs in der Kristallographie (Termin nach Absprache)
Link zu den Unterlagen in Ilias

..... im WS 2018/2019 nicht mehr geschafft .... ;-( ...

6. Röntgenabsorption: EXAFS, XANES

7. Rastersondenmethoden (SPM): STM (Tunnelmikroskopie) und AFM (Kraftmikroskopie)

Links (= Nummern zur Präsentation)
1. Si(111)-Oberfläche mit 7x7 Rekonstruktion
  - Binnig, Rohrer, Phys. Rev. Lett. 1983
  - aktuelle STM-Bild (Sugimoto Lab, Jp)
  - u.A. Si(111) mit 7x7
  - und das Modell dazu (Takayanagi-Rekonstruktion)
2. Animated Gif zu STM (TU Wien)
3. MOs von Pentacen
4. Animationen zu STM/AFM-Betriebsarten, Fa. NT-MDT
5. DNA auf Glimmer
6. Foto STM von Binnig und Rohrer
7. Links zu Geräteherstellern
8. div. Bilder mit atomarer Auflösung:
  - Graphen
  - HOPG (Highly Oriented Pyrophoric Graphit)
  - AFM von gekreuzten Nanoröhrchen und nochmal Nanotubes und noch mal
  - Cu-Porphyrin auf Cu(100)-Oberfl"ache
  - Cu(111): perspektivisch
  - div. Oberflächen in atomarer Auflösung
  - Scan-Gallery: (Fa NT-MDT, Russland) (nach Methoden und Materialien sortierbar)
9. Mo-Oxide, div. AFM und STM-Bilder
10. dodekagonale Quasikristalle von BaTiO₃ (doi:10.1038/nature12514)
11. NbSe₂, CDW
12. abgeleitete Methoden
  - magnetische Domänen einer Festplatte
  - Quantenkoralle
13. Nanomechanik: Aufbau einer Quantenkoralle
14. erste AFM-Videos: Kernporenkomplexe bei der Arbeit (Biozentrum Basel)
Demos
- STM-Funktion (animated gif)
- Animationen zu STM, Fa. NTDMT
- schöne Dia-Schau mit vielen STM-Bildern, auch aus Wien
Weitere Bildersammlungen
- IBM-Research, Image Gallery (die Klassiker!)
- Image Gallery, TU-Wien (gut erklaerte Bilder)
- Scan-Gallery: (Fa NT-MDT, Russland) (nach Methoden und Materialien sortierbar)
- Bildergallerie in Zuerich
- Purdue Nanophysics (Bildergallerie)
- IEAP Uni Kiel
- PRL-Paper-Sammlung 35 Jahre SPM/30 Jahre AFM

8. HREM und TEM: Mikroskopie und Beugung im Elektronenmikroskop

SEM/REM (Instrumentelles)
- Aufbau, Prinzipielles
SEM/REM (Beispielbilder)
- Ameise
- Fruchtfliege (Zoom in) (1 bis 2200x)
- Diatomee I
- Diatomee II
- Pollen I (Mix)
- nochmal Pollen II
- Radiolarie
- Halbleiter-Chip
- CD-ROM
- NPGS: Elektrostrahllithographie (EM von div. Bauteilen)
- ESEM-Gallery (schöne Bilder, Biologie)
- Lebensmittel unter dem SEM (kleine Bilder)
- Ag-Partikel auf Si(100)
- Carbon-Nanotube
TEM/HREM (Instrumentelles)
TEM/HREM (Abbildungsmodus)
- verschiedene Viren (u.a. Tabak-Mosaik-Virus)
- Escherichia Coli
- Polymere
- TEM gefülltes Nano-Röhrchen
- Ni-Ti-Oxid
- Co auf GaAs
- Modulierte Struktur von Sr2Cu3-Oxide
- Beugung zu Sr2Cu3-Oxide
- Defekte in Kristallen (mit TEM-Beispielen)
- Scherstrukturen, Magneli-Phasen aus Vorl. Strukturchemie der Oxide
TEM/HREM (nur Beugung)
- Beugungsbilder von dekagonalen Al-Co-Ni-Quasikristallen

Elektronenbeugung an Oberflächen (LEED, RHEED)

Inelastische Neutronenstreuung

Ablationsverfahren, SIMS

Impedanz-Spektroskopie

Vorlagen: (aktuelle Version, nur Einleitung)

Vorlage 1.1.: Übersichten, Methodengruppen (PDF)
Vorlage 1.2.: (PDF)

alte Vorlagen: (als gepackte PS- und PDF-Dateien) (alte Version)

Vorlage 0.: Methoden: Übersicht nach Energien (PS, PDF)
Vorlage 1.: Inhaltsübersicht, SPM (PS, PDF)
Vorlage 2.: 1. SPM (STM, AFM) (Fortsetzung) (PS, PDF)
Vorlage 3.: 2.2.1- XPS (PS, PDF)
Vorlage 4.: 2.2.1 XPS (Fortsetzung) (PS, PDF)
Vorlage 5.: 2.2.2. AES (PS, PDF)
Vorlage 6.: 2.3.1. UPS (PS, PDF)
Vorlage 7.: Bandstrukturen (Wdh.) (PS, PDF)
Vorlage 8.: 2.3.1. UPS (Fortsetzung) (PS, PDF)
Vorlage 9.: 2.3.2. Inverse Photoemission (PS, PDF)
Vorlage 10.: 3.1. Elektronenmikroskopie: SEM und TEM (PS, PDF)
Vorlage 11.: Längen, Energien, Auflösung von Mikroskopen (PS, PDF)
Vorlage 12.: 3.2. TEM (PS, PDF)
Vorlage 13.: 3.3. Elektronenbeugung an Gasen (PS, PDF)
Vorlage 14.: 4. Elektronenbeugung an Oberflächen (LEED, RHEED) (PS, PDF)
Vorlage 15.: 5. Neutronenbeugung (PS, PDF)

Anmerkungen:

Kleine Gif-Bilder sind Links auf größere, die i.A. per grabber aus den VRML-Dateien erzeugt wurden (keine besondere Bildqualität!).
Die Betrachtung der VRMLs (fast alle sind VRML-1) ist immer das Beste! Hierzu wird ein VRML-Viewer wie z.B. vrmlview (sehr zu empfehlen, für alle Plattformen vorhanden, Download über http://www.sim.no), cosmoplayer (SGI), vrweb, kwrl, webspace o. ä. benötigt. Weiteres hierzu auch auf den Seiten des Web-3D Consortiums.
Alle Strukturbilder wurden mit DRAWxtl, alle Schemazeichnungen mit xfig erstellt.
Griechische Buchstaben sind wegen der html-Einschränkung ausgeschrieben.
Bei grundlegenden Strukturtypen findet sich ein Link zur Strukturtypendatenbank von Sebastian Roller.

Anregungen, Kritik und Fehlermeldungen bitte hier loslassen

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