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Universität Kiel Die Fakultäten Die Math.-Nat.-Fakultät Einrichtungen Institut für Geowissenschaften Kristallographie
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 | | Struktur-Eigenschaftsbeziehungen, das ist kleine Ursache mit großer Wirkung ... Die Kristallographie beschäftigt sich mit allgemeinen Strukturbildungsprinzipien von Materie - wobei kristallisierte Materie traditionell im Mittelpunkt des Interesses steht - im Längenskalenbereich zwischen ~ 10-12 und 10-6 m. Sie versucht die Ursachen für die Strukturbildung in der chemischen Zusammensetzung zu finden (Kristallchemie) oder als Funktion von intensiven Variablen wie Druck oder Temperatur zu verstehen („Mineral Physics“). Die generell richtungsabhängigen makroskopischen physikalischen Eigenschaften hängen vom strukturellen Aufbau ab. Diese und die Dynamik von Strukturen (kooperativ oder individuell) werden ebenfalls untersucht. |
 | | Kristalle - nicht nur im Stein sondern in Physik, Chemie, Pharmazie ...Untersuchungsobjekte sind überwiegend, aber nicht ausschließlich, kristallisierte Substanzen von geowissenschaftlicher Relevanz, nämlich Minerale. Das Verständnis ihrer auf grundlegenden Prinzipien beruhenden Strukturen ist die notwendige Grundlage für ein naturwissenschaftlich geprägtes Verständnis des Aufbaus der Erde. Durch die Untersuchung anderer Materialien und Systeme hat die Kristallographie auch ausgeprägte Beziehungen zu Physik, Chemie und Materialwissenschaft. |
Forschungsschwerpunkte:
Die Forschung der Arbeitsgruppe "Kristallographie-Mineralogie" hat zum einen das Ziel, den Aufbau fester Stoffe auf mikroskopischer Längenskala zu verstehen, um somit belastbare quantitative Aussagen über das Verhalten der sich aus diesen Stoffen aufbauenden größeren Einheiten zu erhalten, zum anderen sollen natur-inspiriert Geomaterialien hergestellt, charakterisiert und ggf. auf nutzbare Eigenschaften hin untersucht werden. Ein wichtiges Ziel ist die Ausdehnung der Untersuchungen in den Nanometerbereich, nicht zuletzt um den zukünftigen Anforderungen der Gesellschaft in Bezug auf Nanotechnologie gerecht zu werden.
Methodisch werden theoretische und experimentelle Arbeiten kombiniert. Auf experimenteller Seite haben Beugungsmethoden großes Gewicht, wobei Röntgen- und Elektronenbeugung im Labor durchgeführt werden können, wogegen für die Nutzung von Synchrotronstrahlung und Neutronen auf verschiedene nationale und internationale Großforschungseinrichtungen zurückgegriffen werden muß.
 | | Eine nach wie vor für unsere Arbeitsgruppe sehr wichtiges Forschungsrichtung ist die Untersuchung natürlicher Minerale oder anderer Feststoffe unter Hochdruckbedingungen. Unsere Laborinstrumentierung erlaubt die Erzeugung von hydrostatischen Drücken bis zu 20 GPa (200 kbar). Die Hochdruckuntersuchungen werden von theoretischen Arbeiten, besonders auf der Grundlage der Dichtefunktionaltheorie, begleitet. Unsere Arbeitsgruppe war die erste in Deutschland, die eine Abteilung "Computational Mineralogy" eingerichtet hat. Der damalige Leiter dieser Arbeitsgruppe, B. Winkler, ist auch nach seiner Berufung auf den Lehrstuhl für Kristallographie an der Universität Frankfurt unser bevorzugter Kooperationspartner auf dem Gebiet der DFT-Rechnungen. |
Untersuchungen an Schichtstrukturen spielen weiterhin eine wichtige Rolle in unserer AG, nicht zuletzt im Rahmen der von uns initiierten und lange Zeit koordinierten Forschergruppe "Chalkogenid-Schichtstrukturen". Interkalation, Polytypie, Hochdruckverhalten sind Schlagworte, die unser Interesse an diesen Verbindungen bekunden. Viele theoretische Arbeiten in diesem Zusammenhang beruhen auf phänomenologischen Theorien. Hier besteht intensive Zusammenarbeit mit P. Tolédano (Frankreich). | |  |
 | | Ein seit längerer Zeit im Zentrum unserer Interessen stehendes Forschungsgebiet ist das der mikroporösen Strukturen, deren nanoskopischen Hohlräume ihnen vielfältiges akademisches und technisches Interesse verleihen. Aufbauend auf dem von uns kürzlich gelieferten Nachweis, daß sogenannte Anti-Loewenstein-Strukturen mit nahezu beliebigem Al:Si-Verhältnis synthetisiert werden können, werden wir versuchen, Al-reiche Zeolithe herzustellen und zu charakterisieren. |
Eine Forschungsrichtung, bei der wir eng mit der Mikrobiologie zusammenarbeiten, ist das der Untersuchung kristallographischer Aspekte der mikrobiellen Ätzung von Mineraloberflächen. Die beobachteten, bis μm großen Strukturen lassen uns hoffen, zukünftig in der Lage zu sein, durch geeignete Beeinflussung gewünschte Muster herzustellen, die für Anwendungen im Rahmen der Nanotechnologie geeignet sind. | |  |
Ebenfalls zu dem Bereich der Nanotechnologie gehören unsere naturinspirierten Arbeiten an "Nano-Uranyl-Verbindungen". Diese Arbeiten werden in enger Zusammenarbeit mit den Instituten für Mineralogie bzw. Kristallographie der Staatsuniversität St. Petersburg durchgeführt. Beteiligt an den internationalen Arbeiten sind auch Forscher aus Moskau, aus Österreich, der Schweiz und den USA.
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