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Lithiumniobat-Nanokristalle: Präparation, Charakterisierung und Einbindung in isotrope Trägermaterialien - Bastian Knabe
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Bastian Knabe:

Lithiumniobat-Nanokristalle: Präparation, Charakterisierung und Einbindung in isotrope Trägermaterialien - neues Buch

ISBN: 9783954042463

ID: 162847422

Das Kristallwachstum, die nichtlinearen Polarisierbarkeiten und der pyroelektrische Effekt von Lithiumniobat-Volumenkristallen sind schon lange bekannt und sehr genau untersucht, da dieses Material bereits vielfältig als Modulator oder Frequenzkonverter eingesetzt wird. Das Ziel dieser Arbeit war, genau diese Eigenschaften an Lithiumniobat-Nanokristallen zu bestimmen, um damit die Grundlage zu schaffen, nanoskopisches Lithiumniobat in Anwendungen einsetzen zu können. Um die Nanokristalle in Größenbereichen zwischen 5 und 50 nm herzustellen, wurde eine Sol-Gel-Synthese mit einer nass-chemischen Ätzung der Kristalle verknüpft. Beides sind einfache Methoden, die ausreichen, um makroskopische Mengen an Hybridmaterialien zu erzeugen. Die so erzeugten Kristalle wurden mit Hilfe von Transmissionselektronen-Mikroskopie charakterisiert. Sie kristallisiern zuverlässig nahezu kugelförmig, und die Form der Kristalle bleibt gleich, auch wenn ihre Größe durch das Ätzen reduziert wird. Die Größe der Kristalle zeigt eine lineare Abhängigkeit von der Ätzzeit; die ermittelte, allseitige Ätzrate entspricht dabei der Ätzrate derc-Fläche von Volumenkristallen. Dieses recht ungewöhnliche Verhalten ist auf die Minimierung der gesamten Oberflächenenergie der Kristalle zurückzuführen. Des Weiteren zeigt die Analyse der Elektronenbeugung und energiedispersiven Röntgenspektroskopie, dass die Kristalle phasenrein sind und keine elementaren Verunreinigungen enthalten. Sie gehören der Lauegruppe 3m an. Die Untersuchung der nichtlinear-optischen Konversion von nahinfrarotem zu sichtbarem Licht zeigte, dass die Nanokristalle mindestens bis hinunter zu einer 5 nm Kristallgröße nichtlinear-optisch sind. Die Erzeugung und Abstrahlung des konvertierten Lichts ist vollständig beschreibbar durch ein Modell, das annimmt, dass die Lichtkonversion die gleiche wie in Volumenkristallen ist, die Kopplung an das Strahlungs-Fernfeld des Lichts aber durch die Interaktion mit Punktdipolen modelliert wird. Dabei zeigen sich bei den Simulationen zwei Fixpunkte, die eine Vergleichbarkeit der gemessenen Frequenzkonversion der Nanokristalle und der Volumen-Kristalle ermöglicht. Das ist, abhängig von der Lichtpolarisationsrichtung, erstens die minimale und zweitens die maximale Konversion. Die so modellierten Koeffizienten betragen dminm = 5,6 pm/V und dmaxm,ave = 12,9 pm/V. Die experimentell bestimmten Werte der nichtlinearen Koeffizienten, an diesen Fixpunkten, betragen dminm = (4,5 ± 1,3) pm/V und dmaxm, ave = (11 ± 7) pm/V. Das bedeutet, alle nichtlinearoptischen Koeffizienten der Nanokristalle sind die gleichen, wie die der Volumenkristalle. Die Lichtkonversion zeigt außerdem, dass die Kristalle die Punktgruppe 3m aufweisen, welche zu der Lauegruppe 3m gehört. Damit müssen die Nanokristalle pyroelektrisch sein. Dieses ist in Lithiumniobat sehr eng mit seiner Ferroelektrizität verknüpft, daher sind die Daten ein starker Hinweis darauf, dass die superparaelek- trische Grenze bei Lithiumniobat unter 5 nm Kristallgröße liegt. Die Daten sprechen zudem gegen eine paraelektrische, passive Oberflächenschicht mit einer Dicke von mehr als 1 nm. Ein Modell-Hybridmaterial wurde aus den Nanokristallen und Heptan erzeugt, indem die Nanokristalle mit Hilfe der oberflächenaktiven Ölsäure in Heptan dispergiert wurde. An dieses flüssige Hybridmaterial wurden elektrische Felder angelegt, mit Feldstärken bis zu 3 V/?m. Dadurch richten sich dieNanokristalle aus. Das Ausrichtungsverhalten konnte durch eine polarisationsabhängige Brechungsindexänderung der Suspension nachgewiesen werden. Diese Doppelbrechung konnte über die polarisationsabhängige optische Weglängenänderung in der Suspension, mit Hilfe eines Mach-Zehnder-Interferometers, und über eine geänderte Transmission durch gekreuzte Polarisatoren nachgewiesen werden. Dabei zeigte sich, dass die kristallinen c-Achsen sich zunächst senkrecht zu den elektrischen Feldlinien ausrichten; das induzierte Dipolmoment der Partikel überwiegt. Es konnte eine maximale effektive Ausrichtung von etwa 20% nachgewiesen werden. Über eine Temperaturänderung der Suspension wurde mit Hilfe des pyroelektrische Effekts ein Ladungsfluss in den Partikeln angeregt. Das so erzeugte permanente Dipolmoment liegt parallel zu den c-Achsen der Kristalle. Damit existieren zwei konkurrierende Dipolmomente der Partikel, die zur Ausrichtung im elektrischen Feld beitragen. Dieses konnte über eine Verminderu Lithiumniobat-Nanokristalle: Präparation, Charakterisierung und Einbindung in isotrope Trägermaterialien Buch (dtsch.) Bücher>Sachbücher>Naturwissenschaften & Technik>Physik, Cuvillier Verlag

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Lithiumniobat-Nanokristalle: Präparation, Charakterisierung und Einbindung in isotrope Trägermaterialien - Bastian Knabe
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ISBN: 9783954042463

ID: 689e7900b5ca057c2a290ddfd315fc20

Lithiumniobat-Nanokristalle: Präparation, Charakterisierung und Einbindung in isotrope Trägermaterialien Das Kristallwachstum, die nichtlinearen Polarisierbarkeiten und der pyroelektrische Effekt von Lithiumniobat-Volumenkristallen sind schon lange bekannt und sehr genau untersucht, da dieses Material bereits vielfältig als Modulator oder Frequenzkonverter eingesetzt wird. Das Ziel dieser Arbeit war, genau diese Eigenschaften an Lithiumniobat-Nanokristallen zu bestimmen, um damit die Grundlage zu schaffen, nanoskopisches Lithiumniobat in Anwendungen einsetzen zu können. Um die Nanokristalle in Grössenbereichen zwischen 5 und 50 nm herzustellen, wurde eine Sol-Gel-Synthese mit einer nass-chemischen Ätzung der Kristalle verknüpft. Beides sind einfache Methoden, die ausreichen, um makroskopische Mengen an Hybridmaterialien zu erzeugen. Die so erzeugten Kristalle wurden mit Hilfe von Transmissionselektronen-Mikroskopie charakterisiert. Sie kristallisiern zuverlässig nahezu kugelförmig, und die Form der Kristalle bleibt gleich, auch wenn ihre Grösse durch das Ätzen reduziert wird. Die Grösse der Kristalle zeigt eine lineare Abhängigkeit von der Ätzzeit; die ermittelte, allseitige Ätzrate entspricht dabei der Ätzrate derc-Fläche von Volumenkristallen. Dieses recht ungewöhnliche Verhalten ist auf die Minimierung der gesamten Oberflächenenergie der Kristalle zurückzuführen. Des Weiteren zeigt die Analyse der Elektronenbeugung und energiedispersiven Röntgenspektroskopie, dass die Kristalle phasenrein sind und keine elementaren Verunreinigungen enthalten. Sie gehören der Lauegruppe 3m an. Die Untersuchung der nichtlinear-optischen Konversion von nahinfrarotem zu sichtbarem Licht zeigte, dass die Nanokristalle mindestens bis hinunter zu einer 5 nm Kristallgrösse nichtlinear-optisch sind. Die Erzeugung und Abstrahlung des konvertierten Lichts ist vollständig beschreibbar durch ein Modell, das annimmt, dass die Lichtkonversion die gleiche wie in Volumenkristallen ist, die Kopplung an das Strahlungs-Fernfeld des Lichts aber durch die Interaktion mit Punktdipolen modelliert wird. Dabei zeigen sich bei den Simulationen zwei Fixpunkte, die eine Vergleichbarkeit der gemessenen Frequenzkonversion der Nanokristalle und der Volumen-Kristalle ermöglicht. Das ist, abhängig von der Lichtpolarisationsrichtung, erstens die minimale und zweitens die maximale Konversion. Die so modellierten Koeffizienten betragen dminm = 5,6 pm/V und dmaxm,ave = 12,9 pm/V. Die experimentell bestimmten Werte der nichtlinearen Koeffizienten, an diesen Fixpunkten, betragen dminm = (4,5 ± 1,3) pm/V und dmaxm, ave = (11 ± 7) pm/V. Das bedeutet, alle nichtlinearoptischen Koeffizienten der Nanokristalle sind die gleichen, wie die der Volumenkristalle. Die Lichtkonversion zeigt ausserdem, dass die Kristalle die Punktgruppe 3m aufweisen, welche zu der Lauegruppe 3m gehört. Damit müssen die Nanokristalle pyroelektrisch sein. Dieses ist in Lithiumniobat sehr eng mit seiner Ferroelektrizität verknüpft, daher sind die Daten ein starker Hinweis darauf, dass die superparaelek- trische Grenze bei Lithiumniobat unter 5 nm Kristallgrösse liegt. Die Daten sprechen zudem gegen eine paraelektrische, passive Oberflächenschicht mit einer Dicke von mehr als 1 nm. Ein Modell-Hybridmaterial wurde aus den Nanokristallen und Heptan erzeugt, indem die Nanokristalle mit Hilfe der oberflächenaktiven Ölsäure in Heptan dispergiert wurde. An dieses flüssige Hybridmaterial wurden elektrische Felder angelegt, mit Feldstärken bis zu 3 V/?m. Dadurch richten sich dieNanokristalle aus. Das Ausrichtungsverhalten konnte durch eine polarisationsabhängige Brechungsindexänderung der Suspension nachgewiesen werden. Diese Doppelbrechung konnte über die polarisationsabhängige optische Weglängenänderung in der Suspension, mit Hilfe eines Mach-Zehnder-Interferometers, und über eine geänderte Transmission durch gekreuzte Polarisatoren nachgewiesen werden. Dabei zeigte sich, dass die kristallinen c-Achsen sich zunächst senkrecht zu den elektrischen Feldlinien ausrichten; das induzierte Dipolmoment der Partikel überwiegt. Es konnte eine maximale effektive Ausric Bücher / Sachbücher / Naturwissenschaften & Technik / Physik 978-3-95404-246-3, Cuvillier Verlag

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Lithiumniobat-Nanokristalle: Präparation, Charakterisierung und Einbindung in isotrope Trägermaterialien - Taschenbuch

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Taschenbuch, [EAN: 9783954042463], Cuvillier, E, Cuvillier, E, Book, [PU: Cuvillier, E], Cuvillier, E, 290523, Physik & Astronomie, 295007, Akustik, 295050, Astronomie & Astrophysik, 290845, Biophysik, 519842, Chaosforschung, 295003, Elektromagnetismus, 295009, Festkörper, 294992, Geophysik, 294999, Hilfsmittel, 295014, Mathematische Physik, 295015, Mechanik, 295027, Mikrophysik, 295032, Optik, 295040, Quantenphysik, 295042, Theoretische Physik, 295047, Thermodynamik, 288100, Fachbücher, 541686, Kategorien, 186606, Bücher

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Lithiumniobat-Nanokristalle: Präparation, Charakterisierung und Einbindung in isotrope Trägermaterialien - Erstausgabe

2012, ISBN: 9783954042463

ID: 25175254

[ED: 1], 1., Aufl., Buch, Buch, [PU: Cuvillier, E]

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Lithiumniobat-Nanokristalle: Präparation, Charakterisierung und Einbindung in isotrope Trägermaterialien
Autor:

Bastian Knabe

Titel:

Lithiumniobat-Nanokristalle: Präparation, Charakterisierung und Einbindung in isotrope Trägermaterialien

ISBN-Nummer:

9783954042463

Detailangaben zum Buch - Lithiumniobat-Nanokristalle: Präparation, Charakterisierung und Einbindung in isotrope Trägermaterialien


EAN (ISBN-13): 9783954042463
ISBN (ISBN-10): 3954042460
Taschenbuch
Erscheinungsjahr: 2012
Herausgeber: Cuvillier Verlag

Buch in der Datenbank seit 30.04.2014 18:24:51
Buch zuletzt gefunden am 22.07.2016 10:18:58
ISBN/EAN: 9783954042463

ISBN - alternative Schreibweisen:
3-95404-246-0, 978-3-95404-246-3

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