Labor für Kristallographie, Kernspinresonanz und Modellierung

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CRISP

Kristallographie und Struktur-Eigenschafts-Beziehungen

Das CRISP-Team beschäftigt sich mit dem Verständnis der grundlegenden Mechanismen, die die strukturelle Organisation und ihre Dynamik mit den physikalischen oder chemischen Eigenschaften von Materialien verknüpfen. Wir tragen zur Entwicklung fortgeschrittener kristallographischer Methoden zur Untersuchung komplexer Strukturen (Zwillinge, modulare Strukturen, ungeordnete Strukturen) und der strukturellen Organisation im Nanometerbereich (Nanokristallographie) sowie zur genauen Bestimmung und Analyse der Elektronendichte in kristallinen Festkörpern bei (Elektronendichtetopologie, kombinierte Verfeinerung von Spin- und Elektronendichte). Das Team entwickelt eine instrumentelle Plattform (ausgestattet mit einem Hybridpixel-Detektor) für kristallographische Studien unter externer Beanspruchung (elektrischen Feldern, Beleuchtung, Druck) und für zeitaufgelöste Kristallographie. Die Forschungsthemen finden Anwendung in den Bereichen funktionelle molekulare Materialien, schaltbare Materialien, Mineralien sowie Systemen von biologischem Interesse.

Verantwortliche(r)

Mitglieder

Methodik und instrumentelle Entwicklungen in der Kristallographie, Nanokristallographie und Kristallographie unter externer Beanspruchung

Die Bestimmung der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen erfordert die Entwicklung neuer und neuartiger Methoden und Instrumente für fortgeschrittene kristallographische Studien auf allen räumlichen und zeitlichen Skalen.

Mathematische Kristallographie

Die mathematische Kristallographie nutzt die Algebra zur Beschreibung und Rationalisierung der atomaren Anordnung in einer Kristallstruktur, die für die Struktur-Eigenschafts-Beziehungen in kondensierter Materie verantwortlich ist.

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Nanokristallographie

Wir bestimmen und untersuchen die Strukturen von molekularen Nanomaterialien oder funktionellen Nanokompositen durch totale Röntgenstreuung und Modellierung der Paarverteilungsfunktion (PDF-pair distribution function).

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Methodische Entwicklungen im Bereich der Ladungs- und Spindichten.

Wir entwickeln Methoden und die dazugehörige Software (MOLLYNX), die die gemeinsame Bestimmung der Elektronendichte- und Spindichteverteilung von magnetischen Materialien ermöglichen.

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Struktur und Dynamik durch Kristallographie unter externer Beanspruchung

Wir entwickeln eine kristallographische Plattform gekoppelt an externe Störparameter (Druck, Laser, elektrisches Feld, sehr niedrige Temperatur), die sowohl Strukturstudien als auch die Verfolgung von Veränderungen der physikalischen Eigenschaften von Funktionsmaterialien, die einer äußeren Störung ausgesetzt sind, ermöglicht.

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Struktur und Dynamik von funktionellen Materialien und Nanomaterialien für Energie und Gesundheit.

Die Komplementarität unserer methodischen und experimentellen Ansätze ermöglicht es uns, das Verhalten von Materialien mit bemerkenswerten physikalischen oder chemischen Eigenschaften wie magnetischen, optischen, elektronischen, kalorischen und strukturellen Eigenschaften genau zu untersuchen und die grundlegenden Mechanismen zu verstehen, die dabei zum Tragen kommen.

Funktionelle Materialien und Materialien für Anwendungen im Energiebereich

Untersuchung der Korrelationen zwischen Kristallstruktur, Strukturdynamik und magnetischen, optischen, ferroelektrischen oder multiferroischen Eigenschaften von anorganischen, molekularen und hybriden Kristallen.

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Funktionelle Nanomaterialien

Untersuchung von Nanokompositen aus photoschaltbaren Molekülen, die in porösen kristallinen MOF-Matrizen oder in organisierten mesoporösen Dünnschichten eingeschlossen sind.

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Materialien für die Gesundheit

Untersuchung der Mechanismen, die in bioaktiven Gläsern zum Tragen kommen sowie der Auswirkung der räumlichen Einschränkung auf die strukturelle Organisation physiologischer Flüssigkeiten.

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