Hochdruck-Festkörperspektroskopie
- Magnetismus unter hohem Druck in metallischen 3d und 4f-Systemen, so den RM2 Laves-Phasen
- Komplexer Magnetismus zwischen verschiedenen magnetischen Untergittern
- Valenzübergänge und high-spin/low-spin Übergänge unter hohem Druck
- Phononenspektroskopie unter hohem Druck, so in Eisen bis 1.5 Mbar
- Phononenzustandsdichte in Invarsystemen, so Fe65Ni35, als Funktion von Druck und Temperatur
- Strukturelle und dynamische Eigenschaften von exo- und endohedralen Fullerensystemen
- Lokale Struktur und magnetische Eigenschaften in Gd-Manganiten mit großem Magnetowiderstand
- Reaktionskinetik der Disproportionierung unter hohen Drücken und Temperaturen an SnO
Mössbauerspektroskopie (ME)
Der Mössbauer-Effekt basiert auf der 1957 von R.L. Mößbauer entdeckten rückstoßfreien Emission und Absorption von Gamma-Quanten durch Atomkerne, die in Festkörpern eingebunden sind. Aufgrund der hohen Energieauflösung und ihres lokalen Charakters ist die Mössbauer-Spektroskopie besonders gut geeignet, magnetische, elektrische und auch strukturelle Festkörpereigenschaften und ihre Änderung durch äußere Einflüsse wie z. B. Temperatur und Druck zu studieren.
Der Arbeitsgruppe stehen die Mössbauerresonanzen von 57Fe (14.4 keV), 151Eu (21.5 keV) und 155Gd(86.5 keV) zur Verfügung. Zu den aktuell untersuchten Materialien gehören magnetische Laves-Phasen vom Typ RFe2 (R = Ti, Sc, Y, Lu, Gd, Dy, Ho), Europiummonochalcogenide EuX (X = O, S, Se, Te), und intermetallische Systeme wie R2M2X2 und und R2MX3 mit R = Eu, Gd, ..., M = d-Metall, X = Si, Ge. Im Mittelpunkt dieser Untersuchungen stehen oft komplexe magnetische Eigenschaften, Valenz- und strukturelle Phasenübergänge als Funktion von Druck und Temperatur.
Kernvorwärtsstreuung (NFS)
Die Kernvorwärtsstreuung (Nuclear Forward Scattering, NFS) ist eine neue Methode, die sich in den letzten Jahren als "Mössbauer-Spektroskopie mit Synchrotronstrahlung" etabliert hat. Die Nutzung von Synchrotronstrahlung zur Anregung von Mössbauerniveaus der Kerne führt dabei zu erweiterten Anwendungsmöglichkeiten in der Hochdruckphysik mit Diamantstempelzellen für Drücke jenseits von 1 Mbar. Aktuelle Forschungsgebiete sind magnetische Lavesphasen RFe2 sowie Europiumchalcogenide EuX (X = O, S, Se, Te). Diese Untersuchungen werden, wie auch die im nächsten Abschnitt aufgeführten inelastischen Kernstreuexperimente, an der Europäischen Synchrotronstrahlungsquelle (ESRF) in Grenoble durchgeführt.
Inelastische Kernstreuung (NIS)
Unter Ausnutzung der charakteristischen Eigenschaften der Synchrotronstrahlung hat sich mit der inelastischen Kernstreuung (Nuclear Inelastic Scattering, NIS) seit 1995 ein neuer Zweig der Festkörperspektroskopie entwickelt, der eine umfassende Untersuchung der Gitterdynamik verschiedenster Proben ermöglicht. Dabei wird direkt die lokale Phononenzustandsdichte des benutzten Mössbauerisotops in einem polykristallinen Festkörper gemessen. Für monoatomare Festkörper wie Eisen ist damit eine komplette thermodynamische Charakterisierung des Festkörpers möglich. Die Arbeitsgruppe hat diese neue Methode erstmals für Hochdruckuntersuchungen bis in den Megabar-Bereich angewandt. Dabei wurden die Phononenzustandsdichten von Eisen in der kubischen und in der hexagonalen Hochdruckphase bis 1.5 Mbar untersucht. Da hexagonales Eisen auch im Inneren der Erde vorliegt, haben diese Untersuchungen, aus denen u. a. auch die Schallgeschwindigkeiten bestimmt werden können, wichtige Bezüge zur Geophysik. Diese Untersuchungen werden gegenwärtig an texturierten Proben fortgesetzt. Dadurch ist es möglich, richtungsabhängige Phononenspektren (parallel oder senkrecht zur c-Achse) wie sie sonst nur mit einkristallinen Proben zu beobachten sind, zu erzeugen. Damit lassen sich z. B. die optischen Moden im Phononenspektrum eindeutig zuordnen und auch die Schallgeschwindigkeiten richtungsabhängig untersuchen. Aktuell auch unsere Untersuchungen an Invarsystemen, so die lokale Zustandsdichte in Fe65Ni35 als Funktion von Druck und Temperatur.
Röntgenabsorption (XAS)
Mit Hilfe der Röntgenabsorptionsspektroskopie (X-ray Absorption Spectroscopy, XAS) werden in der Arbeitsgruppe unterschiedlichste Materialien elementspezifisch auf ihre strukturellen, gitterdynamischen und elektronischen Eigenschaften im Temperaturbereich von 10 K bis 300 K untersucht. Hochdruckuntersuchungen bis 15 GPa können mit neu entwickelten Hochdruckzangen mit besonderen Stempelmaterialien im Energiebereich von 6 keV bis 35 keV am HASYLAB in Hamburg und an der ESRF in Grenoble durchgeführt werden.
Aktuelle untersuchte Systeme sind: Gd@C82, Dy@C82; A2BC60 (A, B = K, Rb, Cs), RbC60; SnO, SnO2; Er:LiNbO3, (Ti,Er):LiNbO3; Gd2/3M1/3MnO3 (M = Ca, Sr, Ba); ROCl (R = La, Pr, Gd); a-Al32Ge68; Cs2PdI4·I2, Cs2PdBr4·I2.
Röntgendichroismus (XMCD)
Röntgenabsorptionsuntersuchungen, die den zirkularen magnetischen Dichroismus nutzen (X-ray Magnetic Circular Dichroism), liefern element- und schalenspezifische Informationen über Verteilung von Spin- und Orbitaldichten im Festkörper. XMCD-Experimente wurden an den Meßplätzen ID24 an der ESRF bzw. am A1 am HASYLAB unter hohen Drücken und tiefen Temperaturen durchgeführt. Die Hochdruckuntersuchungen wurden erst durch die oben vorgestellte Hochdruckzange ermöglicht.
Aktuelle Materialien sind: GdFe2, LuFe2, Gd3Fe5O12, GdMnO3.
Röntgenbeugung (XRD) Die seit langem etablierte Methode der Röntgenbeugung (X-Ray Diffraction, XRD) beruht auf der Streuung von Röntgenstrahlen an den Elektronen der Kristallatome. Durch Überlagerung (Interferenz) der gestreuten Strahlen ergeben sich Beugungsmaxima, aus dessen Lage die Gitterparameter und der Gittertyp der Einheitszelle des untersuchten Kristalls bestimmt werden können. Anstelle der klassischen Röntgenapparaturen im Labor wird für Hochdruckuntersuchungen zunehmend Synchrotronstrahlung verwendet, so mit der energiedispersiven Methode am Meßplatz F3 im HASYLAB (gemeinsam mit der Arbeitsgruppe von Prof. W.B. Holzapfel) oder mit der winkeldispersiven Methode an der ESRF. Mit Kenntnis der druckabhängigen Änderungen der Gitterparameter bzw. der Kristallstruktur können die Zustandsgleichungen für diese Materialien bestimmt werden. Zudem kann mit Hilfe der Röntgenbeugung Reaktionskinetik in sito unter hohem Druck und hoher Temperatur untersucht werde, um Zwischenprodukte, Übergangstemperaturen und Übergangsdrücke zu bestimmen.
79. G. Wortmann, W. Krone, G. Kaindl, R. Schlögl X-Ray Absorption Spectroscopy of ICl-Intercalated Graphite Synthetic Metals 23, 139-45 (1988).
81. G. Wortmann, F. Godler, B. Perscheid, G. Kaindl, R. Schlögl
Chemical and Microstructural Organization of Graphite Intercalated with
SbCl5 and SbF5 from 121Sb-Mössbauer Spectroscopy
Synthetic Metals 26, 109-137 (1988).
82. G. Wortmann, S. Blumenröder, A. Freimuth, D. Riegel
151Eu-Mössbauer Study of the High-Tc Superconductor EuBa2Cu3O7-x
Phys. Lett. A126, 434-38 (1988).
83. G. Wortmann, A. Kolodziejczyk, C.T. Simmons, G. Kaindl
Magnetic Ordering of the Gd Sublattice in Superconducting GdBa2Cu3O7-x
Physica C 153-155, 1547-48 (1988).
85. B. Perscheid, I. Nowik, G. Wortmann, G. Schmiester, G. Kaindl, I. Felner
Mössbauer and LIII-Edge Absorption Line Intensities of Eu2+ and Eu3+ in
Inhomogeneous Mixed-Valent EuCo2Si2-xGex
Z. Physik B 73, 1376-82 (1988).
86. W. Krone, G. Wortmann, G. Kaindl
Intercalate Structure of Halogen-Intercalated Graphite
Synthetic Metals 29, F 247-252 (1989).
87. G. Wortmann
Edge Spectroscopy
Hyperfine Interactions 47, 179-202 (1989).
88. M. Tiedtke and G. Wortmann
129I-Mössbauer Study of the Charge Transfer in ICl- and IBr-Graphite
Intercalation Compounds
Synthetic Metals 34, 404-410 (1989).
89. W. Krone, G. Wortmann, G. Kaindl, H. Zabel
Local Structure in the Ternary Alkalimetal-Graphite Compounds K1-xRbxC8
Studied by X-Ray Absorption
Synthetic Metals 34, 261-266 (1989).
90. G. Wortmann, W. Krone, G. Kaindl
Structure Determination in Intercalated Graphite by Polarized XAFS Analysis
Physica B 158, 535-36 (1989).
91. G. Wortmann and J. Zukrowski
Magnetic Properties of Gd6Mn23Hx from 155Gd- and 57Fe-Mössbauer
Spectroscopy
Z. Phys. Chem. (NF) 163, 661-668 (1989)
92. J. Zukrowski, G. Wortmann, G.A. Stewart
Mössbauer Effect Study of the Magnetic Order in Th6Mn23Hx
Z. Phys. Chem. (NF) 163, 669-670 (1989)
93. G. Wortmann, A. Kolodziejczyk, M. Bergold, G. Stadermann, C.T. Simmons,
G. Kaindl
Mössbauer Studies of YBa2Cu3O7-x-Type High-Tc Superconductors
Hyperfine Interactions 50, 555-568 (1989).
94. G. Schmiester, G. Wortmann, H. Winzen, K. Syassen, E. Kaldis
Effect of Pressure on the Yb Valency in YbS and YbTe
High-Pressure Research 3, 186-88 (1990).
95. G. Schmiester, G. Wortmann, G. Kaindl, H. Bach, F. Holtzberg
Pressure-Induced Valence Changes in EuS and EuTe
High-Pressure Research 3, 192-94 (1990).
96. I. Nowik, K. Muraleedharan, G. Wortmann, B. Perscheid, G. Kaindl, N.C. Noon
Spin-Reorientation Transition in Nd2Fe14B by 145Nd-Mössbauer Spectroscopy
Solid State Commun. 76, 967-970 (1990).
97. M. Tiedtke and G. Wortmann
The Chemical Nature of Interhalogen Molecules in ICl- and IBr-Graphite
Hyperfine Interactions 53, 419-424 (1990).
98. E.A. Bychkov, Yu.V. Ganzha, Yu.S. Grushko, M.F. Molkanov, Yu.G. Vlasov,
G. Wortmann
129I-Mössbauer Spectroscopic Study of Iodine Containing Chalcogenide
Glasses
Hyperfine Interactions 55, 921-926 (1990).
99. M. Bergold, G. Wortmann, G.A. Stewart
Crystalline-Electric Field Interactions in DyBa2Cu3O7-x and TmBa2Cu3O7-x
from 161Dy- and 169Tm-Mössbauer Spectroscopy
Hyperfine Interactions 55, 1205-1212 (1990).
100. G. Wortmann, M. Tiedtke, E.A. Bychkov, Yu.S. Grushko
129I-Mössbauer Study of Diffusion Effects in the Superionic Conductor Ag3SI
Hyperfine Interactions 56, 1595-1502 (1990).
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Magnetic Order of the Pr Sublattice in Tetragonal and Orthorhombic
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155Gd-Mössbauer Studies of the T'-,T*- and T-Phases of La2-x-yGdxSryCuO4
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Cs2KDyF7
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C60(I2)~2
Mol. Cryst. Liq. Cryst. 245, 313-320 (1994).
120. G. Hilscher, T. Holubar, G. Schaudy, J. Dumschat, M. Strecker, G. Wortmann,
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Rare Earth Magnetism and Superconductivity in RBaSrCuO3O7-x (R = Gd, Pr)
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121. H.J. Hesse and G. Wortmann
151Eu-Mössbauer Study of Pressure-Induced Valence Transitions in
EuM2Ge2 (M = Ni. Pd, Pt)
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LII,III Near-Edge Study of Tetravalent Pr-Oxides: PrBaO3 and PrO2
Physica B 208 & 209, 313-315 (1995).
123. G. Nowitzke, G. Wortmann, H. Werner. R. Schlögl
EXAFS Studies of Superconducting A2BC60 Compounds
Physica B 208 & 209, 273-274 (1995).
124. X.Z. Wang, B. Hellebrand, D. Bäuerle, M. Strecker, G. Wortmann, W. Lang
Oxygen Ordering and Superconductivity in GdBaSrCu3O7-x
Physica C 242, 55-62 (1995).
125. W. Bensch, O. Helmer, J. Lu, H.-J. Hesse, G. Wortmann, M. Kraus, K. Lüders
Crystal Structures, Chemical Reactivity, Magnetic Properties and Mössbauer
Spectroscopy of the Quasi-Ternary Compounds TlV5-yFeyS8 (y = 0.5 and 1)
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126. R. Rüffer, A.I. Chumakov, H. Grünsteudel, H.F. Grünsteudel, G. Grübel
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neV Energy Resolution and sub-ns Timing Resonant Scattering
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see Ref. 128, p. 235-238.
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EXAFS Study of Local Structure at the Alkali Ions in Superconducting
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Fullerene Based Ruthenium Catalysts: A Novel Approach for Anchoring Metal
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X-Ray Absorption Study of the High-Spin/Low-Spin Transition in
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J. Physique IV, Vol. 7, C2-651-52 (1997).
141. G. Nowitzke, M. Wohlers, Th. Baun, R. Schlögl, G. Wortmann
Local Structure of Ru in Ru-C60 and Ru-Fullerene Black Compounds
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(Tb, Ce)-LIII XAS High-Pressure Study of tetravalent BaTbO3 and SrCeO3
J. Physique IV, Vol. 7, C2-1019-20 (1997).
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Magnetism under high pressure studied by 57Fe and 151Eu nuclear
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High-pressure 155Gd-Mössbauer study of magnetic properties in
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192. A.I. Karasevskii, H.-J. Hesse, G. Wortmann, Formation of an equilibrium heterogeneous structure at the valence transition in EuNi2Ge2 J. Phys.: Condens. Matter (in preparation).
Dr. R. Rüffer, Dr. A.I. Chumakov, Dr. O. Leupold, ESRF, Grenoble
Dr. E.E. Alp, Dr. W. Sturhahn, APS, Chicago
Prof. Dr. E. Burkel, Universität Rostock
Prof. Dr. K. Krop, Dr. J. Przewoznik, Dr. J. Zukrowski, AGH, Krakau
Prof. Dr. R. Frahm, Dr. M. Richwin, Wuppertal
Prof. Dr. A.X. Trautwein, Dr. H. Paulsen, Prof. Dr. H. Winkler, Med. Universität zu Lübeck
Dr. G.A. Stewart, ADFA, University of New South Wales, Canberra
Dr. Yu. S. Grushko, RAS, Gatchina, St. Petersburg
Prof. Dr. V.L. Aksenov, Joint Institute of Neutron Physics, Dubna.
Prof. Dr. E.A. Bychov, Dunkerque (France)
Prof. Dr. E.V. Sampathkumaran, Tata-Institute, Bombay
Prof. Dr. R. Schlögl, FHI, Berlin
Gruppenleitung
