FOR 5065 - TP7: Mikroskopische Perspektive auf den Ionentransport in amorphen festen Ionenleitern

Grunddaten zu diesem Projekt

Beschreibung

Das komplexe Zusammenspiel zwischen potenzieller Energielandschaft und der Struktur auf atomarer Ebene beeinflusst die Ionenbewegung in Festkörpermaterialien grundlegend. Diese Beziehung ist in der modernen Materialforschung von besonderer Bedeutung, insbesondere für energiebezogene Anwendungen. Die Aufklärung dieser Zusammenhänge ermöglicht ein grundlegendes Verständnis dieser Systeme und kann langfristig dazu beitragen, mögliche Wege zur Verbesserung von Funktionsmaterialien aufzuzeigen. Durch die Untersuchung der Trajektorien lassen sich korrelierte diskrete Sprünge einzelner Alkali-Ionen in der Netzwerkstruktur beobachten. Später wurde die Ionendynamik als Übergang zwischen wohldefinierten und zeitunabhängigen Plätzen beschrieben, die durch das Siliziumdioxidnetzwerk bereitgestellt werden. Im Mittelpunkt dieses Vorschlags steht das Konzept der potenziellen Energielandschaft (PEL). Wendet man das PEL-Bild auf das Lithiumsilikat-System an, so kann man auf der einfachsten Ebene die Dynamik eines einzelnen Lithium-Ions in dem durch das Lithium-Netzwerk vorgegebenen festen Rahmen betrachten. Die anderen Ionen würden nur einen mittleren Hintergrund bilden. Dies entspricht der Teilchendynamik in einer zufälligen, aber festen 3D-PEL. In der Tat wurden viele Modelle entwickelt, um den Transport in diesem System zu beschreiben. Es ist jedoch sehr wahrscheinlich, dass bereits für die relevanten Kationenkonzentrationen Korrekturen an dem Bild des mittleren Feldes vorgenommen werden müssen, so dass das statische Bild des Silikatnetzes modifiziert werden muss. Die für das neue Projekt P7 geplanten Arbeitspakete befassen sich mit der Charakterisierung der strukturellen, energetischen und dynamischen Eigenschaften von Alkalisilikatsystemen im Zusammenhang mit den in ELSICS durchgeführten Experimenten. Insbesondere ist eine sehr fruchtbare Interaktion mit den NMR- und CAIT-Experimenten vorgesehen. Die Arbeitspakete sind in drei Schritte aufgeteilt. Zunächst werden wir einzelne Alkalisilikate untersuchen, um Beziehung zwischen energetischen und dynamischen Eigenschaften zu klären. Als Nächstes untersuchen wir die Eigenschaften gemischter Alkalisysteme, um die verschiedenen Möglichkeiten zu erforschen, wie zwei Alkalispezies das Siliziumdioxidnetzwerk gemeinsam nutzen können. Schließlich planen wir, das CAIT-Experiment zu simulieren. Dies wird es uns unter anderem ermöglichen, die verschiedenen Hypothesen, die zur Interpretation der CAIT-Experimente verwendet wurden, explizit zu testen. Wir konzentrieren uns auf Lithium-, Natrium- und Kalium-Ionen, für die es gut getestete Kraftfelder gibt.