08:58 27 Juni 2019
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    Eine Ausstellung zum Thema Forschung in Moskau

    Chemiker finden neue revolutionäre Verbindung zum Bau von Monitoren

    © Sputnik / Ewgenij Biyatow
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    Ein internationales Chemiker-Team aus China, Russland und Japan hat ein neues kristallines Material auf Grundlage von Oxiden Seltener Erden synthetisiert sowie seine Struktur und Eigenschaften beschrieben. Die Resultate der Forschungen wurden in der angesehenen britischen Wissenschaftszeitschrift „Chemistry – A European Journal“ veröffentlicht.

    Aus der Auswertung des Röntgenogramms der neuen Verbindung ging hervor, dass sie zu einer neuen, zuvor nicht bekannten Klasse gehört. Zudem wurde festgestellt, dass die Verbindung Eigenschaften besitzt, die sie in der Elektronikindustrie (zum Beispiel in Monitoren) einsetzbar macht.

    Nachdem das Forscherteam von der Bohai-Universität (China), der Nordöstlichen Universität in Shenyang (China) und dem Nationalen Institut für Materialwissenschaften (NIMS, Japan) Nitrate der Seltenen Erden mit Sulfaten und Hydraten des Ammoniums verbunden hatte, synthetisierte es ein neues Pulvermaterial mit einer spezifischen Lichtausstrahlung (der Fähigkeit, elektrische Energie ins Licht umzuwandeln).

    Die Lumineszenz (spezifische Lichtausstrahlung) ist unter den Verbindungen der Seltenen Erden weit verbreitet, aber das Spektrum der neuen Verbindung war ganz einzigartig: Es war den bekannten oder zu erwartenden Verbindungen nicht ähnlich. Der Vergleich des Röntgenogramms mit den Datenbanken ergab, dass die Verbindung zu keiner der bekannten Klassen gehört.

    Zur Kristallstrukturbestimmung des Materials (zur Beschreibung dessen, aus Atomen welcher Elemente ein Kristall besteht, und wie genau sich die Atome in diesem Kristall relativ zueinander befinden) zog das chinesisch-japanische Team russische Kollegen hinzu.

    Der Mitarbeiter der Sibirischen Föderalen Universität und des Kirenski-Institutes für Physik, Mitglied des Krasnojarsker Wissenschaftszentrums (Sibirische Abteilung der Russischen Akademie der Wissenschaften), Maxim Molokejew, löste die Aufgabe, indem er bestätigte, dass die Verbindung in der Tat zu einer neuen, zuvor nicht bekannten Klasse gehört.

    „Die besondere Schwierigkeit bestand darin, einen Einkristall der neuen Verbindung herauszubekommen. Es war unmöglich, die Forschung mit den für Einkristalle traditionellen Röntgenmethoden der Strukturbestimmung durchzuführen. Für Pulver ist diese Aufgabe um Vieles komplizierter“, sagte Maxim Molokejew.

    Nach der Auswertung des Pulverröntgenogramms fand Molokejew heraus, dass das neue Material aus Tetraedern (Vierflächnern) der komplexen Anionen von Schwefeloxiden (SO₄2 −) und Ionen der Seltenen Erden, die von Sauerstoffatomen umgeben sind, besteht. Die Vierflächner des Schwefeloxids sind ungeordnet.

    Die erstaunlichste Eigenschaft der neuen Verbindung besteht darin, dass bei Erhitzung auf bis zu 800 ℃ eine ökologisch reine Synthese von Luminophoren, die in der Elektronikindustrie (Produktion von leuchtenden Geräten, zum Beispiel Monitoren) zur Verwendung kommen können, ausgeführt wird. Es ist bemerkenswert, dass bei der Synthese ausschließlich gewöhnliches Wasser ausgeschieden wird, während bei der Bildung anderer ähnlicher Luminophoren für gewöhnlich giftige Nebenprodukte abgesondert werden.

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    Tags:
    Physik, Entdeckung, Forschung, Japan, Russland, China