Abstrakt

Elektronendichtestudien in der Materialforschung

  Prof. Dr. Bo B. Iversen  

Rationales Materialdesign erfordert ein tiefes Verständnis der Beziehung zwischen der Struktur und den Eigenschaften von Materialien, die beide eng mit ihrer chemischen Bindung zusammenhängen. Durch die experimentell beobachtbare Elektronendichte kann die chemische Bindung gleichermaßen aus experimenteller und theoretischer Sicht verstanden werden, und Fortschritte bei genauen Röntgenbeugungsmessungen und Computertechniken in den letzten Jahrzehnten haben den Zugang zu Elektronendichteverteilungen in zunehmend komplexen Funktionsmaterialien ermöglicht. In diesem Aufsatz werden ausgewählte Elektronendichtestudien aus der Literatur zu einer breiten Palette von Materialklassen vorgestellt, darunter Studien zu thermoelektrischen Materialien, Hochdruckelektriden, Koordinationspolymeren und nichtlinearen optischen Materialien. Diese Studien zeigen, wie eine detaillierte Analyse der chemischen Bindung auf der Grundlage der Elektronendichte wichtige Erkenntnisse über Materialien liefert, die über Argumente hinausgehen, die auf Struktur und einfachen chemischen Konzepten basieren. In Fällen wie dem Verständnis der Leitfähigkeitseigenschaften von Zintl-Halbleitern oder der Wirkung der gegenseitigen elektrischen Polarisation in Wirt-Gast-Systemen ist es eindeutig unerlässlich, über die Struktur hinauszugehen und die chemische Bindung im Detail zu untersuchen. In der Übersicht wird die Komplementarität zwischen Theorie und Experiment hervorgehoben, die eine gegenseitige Validierung neuer Konzepte zur chemischen Bindung ermöglicht. Tatsächlich können sich Experiment und Theorie aufgrund der unterschiedlichen Stärken und Schwächen jeder Methode gegenseitig herausfordern.