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Helmholtz-Institut Münster (HI MS), IEK-12, Forschungszentrum Jülich

Forschungsschwerpunkt:

Melilithe der Zusammensetzung La_1+x Sr_1-x Ga₃O_7+0.5 sind aus alternierenden Schichten von La/Sr Kationen und anionischen GaO4 Einheiten, welche pentagonale Ringe bilden, aufgebaut. Sauerstoffinterstitial (x > 1) und Sauerstoffleerstellen (x < 0) werden durch lokale Verzerrung des Gitters begünstigt, wobei die strukturelle Flexibilität eine hohe Mobilität ermöglicht. Die Platzenergien der Defekte und ihre Migrationsbarrieren hängen dabei von der lokalen Kationenverteilung ab. In meiner Forschung untersuche ich die Struktur mit Hilfe von Dichtefunktionaltheorie (DFT) und Monte Carlo Simulationen um die ionische Leitfähigkeit vorhersagen und optimieren zu können. Ein DFT-basiertes Energiemodell wird dazu in Monte Carlo Simulationen verwendet, um die ionische Leitfähigkeit zu bestimmen und so die Ionenbewegung auf mikroskopischer Ebene mit der makroskopischen Größe zu verknüpfen.

 

 

NASICON-Strukturen sind vielversprechende Materialien für Festkörperelektrolyte. Insbesondere die Zusammensetzung Na_1+x+y Zr_2-y Sc _y Si _x P_3-x O₁₂ weist eine hohe Leitfähigkeit für Na-Ionen auf. Daher untersuche ich die monokline und rhomboedrische Struktur bezüglich der Phasenstabilität und Konfigurationsenergie. Die Platzenergien und Migrationspfade der Natriumionen werden dabei mittels DFT und Moleküldynamik untersucht.

 

Publikationen:

J. Schuett, T.K. Schultze, S. Grieshammer, Oxygen Ion Migration and Conductivity in LaSrGa3O7 Melilites from First Principles, Chem. Mater., 2020, 32, 11, 4442-4450.

Konferenzbeiträge:

KMC Simulations in Oxygen Ion Conducting Melilites, Judith Schütt, Steffen Grieshammer, 2019, 118th Bunsentagung, Jena, Germany (poster)