Vom Mineral zum Material;der Weg zu einem neuen Leuchtstoff
Die Natur gibt dem Wissenschaftler Mineralien in die Hand, die er mit seinen Mitteln verändern könnte. Durch Anpassung der lokalen Struktur, sei es durch Substitution oder durch Veränderung der Ausgangsstruktur, kann man Eigenschaften (z.B. optische) verbessern und technisch brauchbare Materialien erhalten. In dem System BaF2 / BaC12 findet man das Mineral BaFCl und zwei bisher unbekannte Phasen. Deren Strukturen, optische Eigenschaften und die Verarbeitung zum Material werden vorgestellt.
Die lokale Struktur des Minerals BaFCl kann durch Substitution von Ba und Cl durch Sr,Ca,Sm,Eu und Br,I verändert werden. Die Baueinheiten der Matlockitstruktur bleibt unverändert, die dadurch entstehende Unordnung erlaubt den Vorgang "hole burning" (optische Speicherung). Zudem können diese Verbindungen zur Verstärkung von Röntgenstrahlen eingesetzt werden. Die Synthese dieser Verbindung als Kompositschicht auf einem Substrat erhöht die möglichen technischen Anwendungen.
Die neue Verbindung Ba12F19Cl5 wurde durch Röntgenbeugung charakterisiert. Das schwere Anion kann partiell durch Br ersetzt werden, so entstehen feste Lösungen; "hole burning" ist in diesem System möglich.
Durch Änderung der Synthesebedingung, kann die bisher unbekannte Verbindung Ba7F12Cl2 in geordnetem bzw. ungeordnetem Zustand erhalten werden. Die Lage des Kations kann partiell durch Eu2+ substituiert werden; man erhält dann einen neuen Leuchtstoff. Die Erhöhung der Eu2+ Konzentration erlaubt, feste Lösungen herzustellen. Erweiterte Substitution führt zu der neuen stoichiometrischen Verbindung Ba6EuF12Cl2.
|
Die lokale Struktur von Ba6EuF12Cl2
|
Lumineszenz von Ba7(EuII)F12Cl2 |