Lehrstuhl für Kristallographie und Strukturphysik - Department für ...

Lehrstuhl für Kristallographie und Strukturphysik
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Bachelor Arbeiten
1. Synthese und Charackterisierung von ZnO Nanopartikeln
ZnO lässt sich einfach aus einer Lösung als nanokristallines Teilchen mit einer Größe von wenigen nm
synthetiseren. Die Größe wird durch die Auswahl der Chemikalien bestimmt. Im Rahmen einer systematischen Studie
zum Einfluss der Art der Chemikalien auf die Größe sollen Sie einige Nanopartikelsynthesen durchführen. Die
Größe und die Qualität der Nanopartikel lässt sich dann durch eine quantitative Auswertung eines Röntgenbeugungsdiagramms
bestimmen. Dazu werden sie die entsprechenden Experimente mit einem Standard-Röntgendiffraktometer
und mit einem speziellen Hochenergiediffraktometer durchführen. Letzteres erlaubt es Ihnen eine sehr
detailierte Auswertung über die Paarverteilungsfunktion durchzuführen. Die notwendigen Auswerterechnungen
werden Sie am Hochleistungsrechnern des Rechenzentrums mit Programmen der Arbeitsgruppe ausführen.
2. Charakterisierung eines neuen Hochenergie Diffraktometers
Am Lehrstuhl für Kristallographie und Strukturphysik wird derzeit ein Hochenergie Röntgen-Diffraktometer
aufgebaut. Zielsetzung dieser Messungen ist es, die genaue lokale Struktur der Nanopartikel zu bestimmen. Um
das Beugungsdiagramm dafür aufzubereiten, muss die Messung in Bezug auf Untergrund, Geschwindigkeit, Winkelbereich,
Winkelgenauigkeit etc optimiert werden. Ihre Aufgabe ist es daher, eine Reihe von Messungen zur Optimierung
der Messstrategie in Bezug auf die Messung von Beugungsdiagrammen an Nanopartikeln durchzuführen.
Die Daten sollen dann in die sogenannte Paarverteilungsfunktion umgewandelt werden. Diese erlaubt die sehr genaue
Bestimmung der Struktur, der Größe und der Form von Nanopartikeln. Bisher gewinnt man sehr gute Daten
nur an Großforschungseinrichtungen. Ihre Arbeit soll einen Beitrag dazu liefern, diese auch aus Labordaten zu gewinnen.
3. Nutzung der “weißen” Strahlung
Das Hochenergie-Röntgendiffraktometer wird derzeit mit weißer Strahlung betrieben, aus der der Detektor
im normalen Messmodus allerdings nur einen kleinen Ausschnitt zur Messung nutzt. Die Messzeit würde optimaler
genutzt, wenn es gelänge, das komplette weiße Spektrum der Röntgenröhre für die Auswertung zu nutzen.
Damit dies gelingt, ist es Voraussetzung, dass die Intensitätsverteilung des primären Spektrums der Röntgenröhre
genau bekannt ist. Mit dieser Kenntnis kann dann ein mit weißer Strahlung gemessenes Beugungsdiagramm auf
einheitliche Intensität normiert werden. Vergleichend sollen diese Messungen an kristallinen und nanokristallinen
Substanzen durchgeführt werden.
Institut für Physik der Kondensierten Materie der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
mit den Lehrstühlen für
Angewandte Physik (Prof. Dr. H. Weber), Experimentalphysik (Prof. Dr. P. Müller), Festkörperphysik (Prof. Dr. Th. Fauster),
Kristallographie und Strukturphysik (Prof. Dr. A. Magerl), Physikalisch-Medizinische Technik (Prof. Dr. B. Fabry),
Technische Physik (Prof. Dr. L. Ley)

4. Aufbau einer Messung mit Flächendektor
Alternativ zur Nutzung der weißen Strahlung kann man aus dem primäre Spektrum der Röntgenröhre
durch Beugung an einem Kristall hoher Qualität eine einzelne Wellenlänge herausschneiden. Um dann allerdings
die Röntgenröhre sinnvoll zu nutzen, muss man einen Flächendektor verwenden, der die Röntgenstrahlung gleichzeitig
in einem großen Raumwinkel misst. Ihre Aufgabe ist es, Justier- und Testmessungen mit einem derartigen
System durchzuführen. Sie werde dann Messzeit und Qualität der Messdaten jeweils einer kristalline und nanokristalline
Substanz mit den entsprechend einer Standardmessung quantitativ vergleichen.
Weitere Informationen bei
Prof. Dr. Reinhard Neder
reinhard.neder@krist.uni-erlangen.de
Kristallographie und Strukturphysik, Department Physik 09131 85 25 191
Universität Erlangen-Nürnberg
Staudtstr. 3, 91058 Erlangen, Germany
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