Magazin

Prof.Dr.

Das wissenschaftliche Werk Alfred Werners ist in Übersichtsartikel detailliert beschrieben.1—12 George B. Kauffman verdanken wir eine ausgezeichnete Biographie.13 Werner hatte seine revolutionären Ideen über die Struktur anorganischer Verbindungen in sehr jungen Jahren formuliert. Die wissenschaftliche Gemeinschaft erkannte seine Forschung eher zögerlich an.
Robert Hubert schreibt in seinem Nachruf in der Schweizerischen Chemischen Zeitung 1920:14 “Wir wissen aus Werners eigenem Mund, dass die Erleuchtung ihm blitzartig kam. Morgens um zwei schreckte er aus dem Schlaf auf, die von seinem Gehirn schon lange gesuchte Lösung hatte sich eingestellt. … Abends um fünf Uhr war die dritte theoretische Arbeit … in ihren wesentlichen Teilen abgeschlossen.” Diese Arbeit kennen wir als “Beitrag zur Konstitution anorganischer Verbindungen”, und sie erschien im Jahr 1893 in der Zeitschrift für Anorganische Chemie. Diese Publikation bildet die Grundlage der modernen Komplexchemie.
Werner war bei der Veröffentlichung noch keine 27 Jahre alt, aber bereits außerordentlicher Professor für organische Chemie an der Universität Zürich. Erst im Jahr 1902 wurde ihm von der kantonalen Erziehungsdirektion das Recht zur Vorlesung über anorganische Chemie zuerkannt. Dazu schreibt Paul Karrer 1920 in einem Nekrolog auf Alfred Werner in der Helvetica Chimica Acta:12 “Es war jene Zeit, in der die organische Chemie in einer einzigartigen stürmischen Entwicklung begriffen war, und durch ihre glänzenden Erfolge die anderen Zweige unserer Wissenschaft in den Schatten drängte. … [Werner] zog es zwar innerlich mehr zur anorganischen Forschung, die aber damals kaum solche Erfolge versprach, und bei weitem nicht so allgemein interessierte, wie die organische Richtung.” Sein Kollege August Bischler bestärkte Werner jedoch hinreichend, sich der Anorganik zuzuwenden. Nach dem Jahr 1900 finden sich keine Publikationen Werners mehr zur organischen Chemie.
 Während in der organischen Chemie die dreidimensionale Beschreibung der Moleküle sich bereits durchgesetzt hatte, fehlte in der anorganischen Chemie eine tragfähige Theorie zur Struktur. Werners Erkenntnis zur tetraedrischen Struktur des Stickstoffs beschrieb erstmalig die Stereochemie am Stickstoff korrekt. Die dominierende Anschauung zu jener Zeit war durch die Kettentheorie Christian Wilhelm Blomstrands geprägt. Für ihn konnte Ammoniak lange Molekülketten bilden, analog zur Methylengruppe in der organischen Chemie. Diese Theorie platzierte beispielsweise bei der Verbindung [Co(NH3)6]Cl3 (hier in moderner Schreibweise formuliert) die sechs Aminogruppen kettenförmig zwischen Cobalt- und Chloratomen. Werner störte insbesondere die Fünffachkoordination des Stickstoffs. Er führte den Begriff der Nebenvalenz ein, was ihm erlaubte, die Zahl der Liganden unabhängig von der Oxidationszahl zu wählen. Damit war der Weg frei, die sechs Aminogruppen in die Ecken eines Oktaeders zu platzieren, in dessen Zentrum das Metallatom als Zentralatom stand. Zu diesem Zeit-punkt verfügte Werner kaum über eigene experimentelle Daten. Diese Schwachstelle kreidete ihm der überragende Experimentator Sophus Mads Jørgensen an, und diese Auseinandersetzung überschattete viele Jahre die Laufbahn und den Alltag Werners. Der Disput wurde letztlich mit der erfolgreichen Enantiomerentrennung des [Co(en)2(NH3)Cl]2+ zu Werners Gunsten entschieden. Letzte Zweifler, die auch im genannten Molekül die optische Aktivität auf die Anwesenheit des organischen Ethylendiamins zurückführten, verstummten nach der erfolgreichen Enantiomerentrennung des rein anorganischen Metallkomplexes [Co[(μ-OH)2Co(NH3)4]3]Br6. Werner hatte endgültig die räumliche Anordnung um das zentrale Cobaltatom als stereochemisches Zentrum bewiesen.


<h2>Werdegang</h2>
Alfred Werner wurde im Jahr 1866 in Mülhausen im Elsass als jüngstes von vier Kindern der Eheleute Jean-Adam und Salomé Jeanette Werner (geb. Tesché) geboren.14 Nach dem Deutsch-Französischen Krieg von 1870/71 wurde das Elsass deutsches Reichsgebiet. Alfred Werners Vater war Dreher und arbeitete als Vorarbeiter in einer Fabrik. Zusätzlich bewirtschafteten seine Eltern einen Bauernhof. Dort richtete sich der Schüler Alfred ein kleines Chemielabor in einem Schuppen ein.14
 Alfred Werner trat seinen Militärdienst als Einjährig-Freiwilliger im Badischen Leibgrenadierregiment 109 in Karlsruhe an. Scherzhaft bemerkte Werner später, dass er in Karlsruhe den Palast, in dem die schwedische Königin als damalige Prinzessin Victoria von Baden aufgewachsen war, bewacht hatte. Ihr Gemahl, König Gustav V., überreichte Werner im Jahr 1913 den Nobelpreis.1
Der Dienst als Einjährig-Freiwilliger verkürzte die Militärzeit von drei Jahren auf nur ein Jahr. Der Freiwillige musste aber auf Sold verzichten und seinen Lebensunterhalt selbst bestreiten. Offensichtlich verfügte Werners Familie über einen gewissen finanziellen Rückhalt, denn auch sein Studium in Zürich finanzierten seine Eltern. Werner hätte sich auch an der École de Chimie in Mülhausen einschreiben können, das dortige Institut war ihm jedoch zu technisch ausgerichtet.13


<h2>Professor mit 26</h2>
Bereits während seiner Militärzeit war Alfred Werner als Gasthörer an der Universität Karlsruhe eingeschrieben. Anschließend wechselte Werner an das eidgenössische Polytechnikum nach Zürich, wo er sich im Jahr 1887 für das Fach Chemie einschrieb. Dort schloss er seine Dissertation im Labor von Arthur Hantzsch “über die räumliche Anordnung von Stickstoffatomen in Molekülen” an. Werner musste seine Doktorprüfung am 13. Oktober 1890 aber an der Universität Zürich ablegen, da das Polytechnikum damals noch nicht das Promotionsrecht besaß.
Nach einem mehrmonatigen Aufenthalt im Labor von Marcellin Berthelot in Paris kehrte Werner zur Habilitation an das Polytechnikum nach Zürich zurück, die er 1892 nach nur einem Jahr mit Auszeichnung beendete. Anschließend wurde er mit 26 Jahren am 31. August 1893 außerordentlicher Professor für organische Chemie an der Universität Zürich, und zwei Jahre später Ordinarius. Werner trug zu diesem Zeitpunkt einen Vollbart, um sich von den Studenten zu unterscheiden. Seiner unorthodoxen Art entsprach es auch, mit dem Fahrrad ans Institut zu kommen, um Zeit zu sparen.
Wie darf man sich das akademische Leben in Zürich zu diesem Zeitpunkt vorstellen? Werner war Mitglied der studentischen Verbindung Stella, deren Leitspruch “Labor omnia vincit” — Arbeit bezwingt alles — ideal zu Werners Arbeitsmoral passte. Er galt als ruheloser Schaffer, getrieben von einer unersättlichen wissenschaftlichen Neugierde. Er war sehr selbstbewusst, so schrieb er einem Dr. Sperber in Zürich in einem Brief “ihre letzte Meinungsäusserung hat mich davon überzeugt, dass Sie über die Begriffe Atomgewicht und Valenz noch vollständig im Unklaren sind, und ich kann Ihnen deshalb nur den Rat geben, für Ihre Spekulationen etwas einfachere Probleme zu wählen.”13,16
Als Lehrer war er beliebt, und so fanden sich schnell doppelt so viele Zuhörer in seinen Vorlesungen ein, wie der Hörsaal Plätze hatte. Die Qualitätsanforderungen waren hoch: “Die eingereichte Arbeit des Herren Kandidaten genügt unseren Promotionsanforderungen in keiner Weise …”16 oder “Sehr geehrter Herr Professor, … ich glaube nicht, dass beim heutigen experimentellen Material bei irgendeiner Diskussion über Diazokörper noch neue Gesichtspunkte aufgedeckt werden könnten und schlage Ihnen vor, diese Frage, auch unter uns, auf sich beruhen zu lassen”16. Doch setzte er sich auch in vielfältiger Hinsicht für seine Studenten ein, etwa indem er besorgte Väter beruhigte: “die von ihrem Sohn gemachten Angaben sind richtig, bis zum Doktordiplom kann er keine [weiteren] Zeugnisse vorlegen”16 oder wenn er mitteilte “die Gläubiger ihres Sohnes drohen, denselben, wenn nicht wenigstens eine Anzahlung geleistet werde, einkerkern zu lassen. Ich muss Ihnen natürlich vollständig überlassen in der Angelegenheit nach Ihrem Gutdünken zu handeln. Ich bin jedoch der Meinung, dass der vollständig unhaltbaren Situation nur dadurch ein Ende gemacht werden kann, dass eine richtige Anzahlung geleistet wird, zum Beispiel von 500 Franken”.16
Für damalige Zeiten in der Chemie ungewöhnlich hatte er auch Doktorandinnen — Edith Humphrey war sogar die erste Doktorandin am chemischen Institut.
Entspannung von der Arbeit am Institut fand Werner auf Wanderungen in den Bergen. So wartete er die Entscheidung über die Besetzung der Professur, auf die er sich beworben hatte, in Zermatt ab. Über Jahre hinweg verbrachte er seine Ferien in Gaflei, Liechtenstein.13 Ähnlich wie Richard Feynman, der in den Kneipen zur Entspannung trommelte, verbrachte Werner seine Abende in Gesellschaft mit anderen Chemikern in Kneipen beim Jassen oder Schachspiel oder wissenschaftlichen Diskussionen. So berichtet Karrer, dass die Zürcher Chemische Gesellschaft in ihren Statuten festhielt, das nach 10 Uhr abends keine neuen Vorträge mehr begonnen werden dürfen.1 In diesem Zusammenhang sind auch Skizzen von Werner interessant, in denen er Art, Umfang und Beladung zweier Weinregale für ungefähr 400 Flaschen für sein Heim entwirft.


<h2>Bürokratie vor 100 Jahren</h2>
Aus Aufzeichnungen und Korrespondenzbüchern wissen wir, dass die Chemikaliengebühr pro Semester 100 Franken betrug, während das Monatsgehalt eines Oberassistenten im Jahr 1898 bei zirka 80 Franken lag. Werners erstes Professorengehalt waren 210 Franken im Monat; es wurde durch Vorlesungsgelder in mindestens der gleichen Größenordnung ergänzt. Später verfügte Werner über ein substanziell besseres Gehalt, das aber deutlich zurückging, als wegen seiner einsetzenden Krankheit die Hörer und damit ihre Gebühren ausblieben.17 Interessanterweise weisen die Rechnungsbücher im Kantonsarchiv das Durchschnitts- und das Mediangehalt in den Geisteswissenschaften in den Jahren bis 1910 um 70 Franken höher als in den Naturwissenschaften aus.
Auch die Kosten wurden damals sehr genau überwacht. In einem Brief an einen Amtsmann rechtfertigt Werner den hohen Gasverbrauch von 2464 m3 monatlich, was 512 Franken entsprach.16 Anlässlich der Nobelpreisverleihung 1913 ist der Beschluss des Regierungsrates dokumentiert, “wonach Herrn Professor Alfred Werner der erbetene Urlaub für die Reise nach Stockholm zu gewähren sei”, nachdem er zugesichert hatte, “dass er die ausgefallen Vorlesungen nachholen wird, und in allen anderen Belangen Professor Pfeiffer ihn vertrete.”


<h2>Verhältnis zu Jørgensen</h2>
Das Verhältnis zu seinem großen wissenschaftlichen Widersacher Sophus Mads Jørgensen beruhte wohl auf einer profunden gegenseitigen Abneigung. Der pedantische Jørgensen war ein überragender Experimentator ohne Sympathien für den jungen, selbstbewussten und lebensfrohen Werner. Beide warfen sich vor, die experimentellen Ergebnisse falsch zu deuten, respektierten die jeweiligen wissenschaftlichen Leistungen des anderen aber durchaus.17 Werner wollte Jørgensen auf der Reise zur Nobelpreisfeier unterwegs in Kopenhagen treffen. Er hielt dort auch einen Vortrag; das Manuskript zur Kopenhagener Rede am 6. Dezember 1913 ist erhalten. Jørgensen war aber schon schwer krank (er starb kurz darauf im Jahr 1914), so dass dieses Treffen nicht zustande kam.
Alfred Werner überlebte seinen Widersacher nur um wenige Jahre. Bereits 1915 musste er seine Lehrtätigkeit an der Universität Zürich wegen geistiger Absenzen einschränken. Er wurde mehrfach beurlaubt, bis er am Ende in die psychiatrische Universitätsklinik eingewiesen werden musste. Er starb am 15. November 1919.
Ferdinand Wild, ist wissenschaftlicher Abteilungsleiter am Institut für anorganische Chemie der Universität Zürich, Irene Studer-Rohr ist verantwortlich für die Öffentlichkeitsarbeit der Universität Zürich. Oliver Zerbe ist Professor für organische, Roger Alberto Professor für anorganische Chemie an der Universität Zürich.


<h2>Feiern zum Jubiläum</h2>
Mit mehreren Veranstaltungen ehrt die Universität Zürich ihren ersten Chemie-Nobelpreisträger. Unter anderem würdigt eine Ausstellung — konzipiert und erstellt von Anna Bot und Noah Geistlich im Rahmen ihrer Maturarbeit am Liceo Artistico in Zürich — noch bis zum 22. November Leben und Werk Alfred Werners. Die Ausstellung zeigt viele persönliche und wissenschaftliche Exponate, insbesondere kann durch Vermittlung der Universität und des Schweizer Landesmuseums die Nobelpreis-Medaille im Original ausgestellt werden. Dazu dient ein Tresor aus der Zeit Alfred Werners, in dem früher die Platintiegel des Chemischen Instituts verwahrt wurden.1
Zum Abschluss der Feierlichkeiten findet am 22. November ein Symposium statt. Vortragende sind unter anderem Barbara Albert, Ben L. Feringa, Ernst Peter Kündig, Jean-Marie Lehn und James Fraser Stoddart. Die Teilnahme ist kostenfrei, Registrierung unter: <ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.alfred-werner.uzh.ch" target="_blank">www.alfred-werner.uzh.ch</a></ext-link>.



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Nachlass von Alfred Werner in der Zentralbibliothek der Universität Zürich.
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<li>
17 

Unterlagen zu Alfred Werner aus dem Zürcher Rektoratsarchiv
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Artikel

Ordnung in die Anorganik

Das wissenschaftliche Werk Alfred Werners ist in Übersichtsartikel detailliert beschrieben.1—12 George B. Kauffman verdanken wir eine ausgezeichnete Biographie.13 Werner hatte seine revolutionären Ideen über die Struktur anorganischer Verbindungen in sehr jungen Jahren formuliert. Die wissenschaf...

Bestimmte Legierungen prägten ganze Kulturperioden wie die Bronze- oder Eisenzeit.2 Stets hat man es offenbar verstanden, die Eigenschaften von metallischen Werkstoffen zu nutzen — auch ohne tiefere Kenntnis davon, wie diese Eigenschaften zustande kommen.1
Technisch relevant sind intermetallische Phasen in Supraleitern,3—5 Spintronics,6 Thermoelektrika,7,8 magnetischen und feuerfesten Materialien9,10 sowie in der Katalyse.11 Aktuelle Forschungsschwerpunkte der Anorganik und Festkörperchemie fokussieren auf Niedertemperatursynthesen,12 auf das Struktur-Eigenschaftsverständnis komplexer metallischer Verbindungen (complex metallic alloys, CMA)13 und auf quantenchemische Untersuchungen des Bindungscharakters intermetallischer Phasen.14,15


<h2>Bindungssituation — atomare Ordnung und Fehlordnung</h2>
Aufgrund eines Wechselspiels der drei Hauptbindungsarten — ionogen, kovalent, metallisch — ist die Bindungssituation für intermetallische Phasen kompliziert.16 Im Gegensatz zur einfachen Beschreibung im Sinn eines vollständigen Ladungsübertrags bei ionogener Bindung sowie Elektronenpaarbindungen bei der kovalenten Bindung existiert kein einfaches Modell zur Beschreibung der metallischen Bindung. Letztlich lassen sich Metalle am besten an der physikalischen Eigenschaft der metallischen Leitfähigkeit festmachen. Damit werden jedoch längst nicht alle intermetallischen Phasen abgedeckt, da viele von diesen Halbleitereigenschaften zeigen. Für eine Beschreibung der Bindigkeit von Atomen durch die Festlegung von Bindungen in Kristallstrukturen, hat sich das Kriterium der interatomaren Abstände als sinnvoll erwiesen. Abstände, die kleiner als der mittlere Abstand innerhalb der entsprechenden Elementkristallstruktur sind, beispielsweise Al mit 2,86 Å oder α-Ga mit 2,70 Å, sprechen für eine Bindung.17,18 Diese Bindungen sind jedoch keineswegs im Sinn einer Zwei-Elektronen-Zwei-Zentren-Bindung zu verstehen.
Atomare Ordnung und Fehlordnung sind entscheidend für die Eigenschaften von intermetallischen Phasen. Während die Materialwissenschaften hierbei durch Gefügebewertungen das Augenmerk auf Realstruktureffekte wie Versetzungen, Korngrenzen oder Stapelfehler legen,19 argumentiert der Chemiker auf atomarer Ebene — Fehlstellen, Substitution — im Angstrøm-Bereich. Beiden Sichtweisen gemein ist der Gedanke, dass sich nur durch ein grundlegendes Verständnis der Bindungs-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen Werkstoffe nach Maß erzeugen lassen.
Der Einfluss atomarer Ordnung in intermetallischen Phasen wird bereits bei einer Betrachtung der Leitfähigkeit im binären System Cu-Au deutlich.20 Im Vergleich zu festen Lösungen von Cu-Au, also ungeordneten Legierungen beider Metalle, weisen die intermetallischen Phasen Cu3Au und CuAu einen deutlich geringeren elektrischen Widerstand auf (Abbildung 1). Ein hohes Maß an atomarer Ordnung durch Überstrukturen ist ausschlaggebend für die vergleichsweise gute metallische Leitfähigkeit.
Um Fehlordnungsphänomene in intermetallischen Phasen zu analysieren, sind lokal auflösende Methoden nötig. Da diese Methoden jedoch häufig nicht phasensensitiv sind, ist es unabdingbar, die Proben vorab umfassend zu charakterisieren (Kasten). Die Strategie, Festkörper-NMR-Spektroskopie mit Diffraktionsexperimenten und quantenmechanischen Berechnungen der NMR-Parameter zu kombinieren, ist viel versprechend, um lokale Atomanordnungen in intermetallischen Phasen zu untersuchen (Abbildung 2).21


<h2>Geordnete intermetallische Phasen</h2>
Für die binären Di- und Tetragallide der Erdalkalimetalle und des Natriums wurden die unterschiedlichen Ga-Bindungssituationen anhand des elektrischen Feldgradienten (EFG) analysiert (Abbildung 3).17,18 Der EFG als ein Maß für die Anisotropie der Ladungsverteilung ist hierbei empfindlich gegenüber den drei- bis fünfbindigen Ga-Atomen, Ga(3b) — Ga(5b), dieser Verbindungen (Abbildung 3). Eine Auswertung der Besetzungszustände der p-Orbitale anhand des Anisotropieverhältnisses lässt zudem Rückschlüsse auf die Form der Ladungsverteilung zu. Diese ist bei den Digalliden abgeflacht und bei den Tetragalliden elongiert. Die unterschiedliche Form resultiert aus den unterschiedlich starken Besetzungen der p-Orbitale. Ein qualitatives Erfassen von gerichteten Bindungen innerhalb der polyanionischen Ga-Teilstrukturen ist somit möglich.
Ähnliche Analysen sind für die unterschiedlichen Si-Umgebungen der Silicide M4Si4 mit M = Na, K, Rb, Cs und Ba2Si4 sowie Rb7NaSi8 möglich.22,23 Eine systematische Variation der 29Si-NMR-Signalverschiebung abhängig von den Alkalimetallen belegt ausgeprägte Kationen-Anionenwechselwirkungen. Quantenmechanische Berechnungen der NMR-Signalverschiebungen stützen die Resultate der NMR-Spektroskopie.


<h2>Fehlordnung in intermetallischen Phasen</h2>
Fehlordnung in intermetallischen Phasen geht mit unterschiedlichen lokalen Bindungssituationen der Atome einher. Oft resultieren daraus sich überlagernde NMR-Signale, die ein experimentelles Auflösen der Atomanordnungen durch Linienformanalyse erschweren oder gar unmöglich machen. Ein Weg diese Einschränkung zu überwinden, ist das Ausrichten der Kristallite von metallisch leitfähigen Pulverproben im Magnetfeld.21,24


<h2>Fehlstellen</h2>
Für Cu1-xAl2 wurde der Einfluss einer Fehlstelle auf die Cu-Bindungssituation studiert.25 63Cu-NMR-Messungen der regulären Pulverprobe mit einer statistischen Verteilung der Kristallitorientierungen zeigen eine große Frequenzverteilung mit charakteristischen Details der Linienform. Dagegen erhöhen NMR-Untersuchungen an ausgerichteten Kristalliten die experimentelle Auflösung gewaltig (Abbildung 4). Neben deutlich geringeren Messzeiten ist es auch möglich, zwei Cu-NMR-Signale zu separieren: Sie lassen sich den aus der Fehlstelle resultierenden Cu(A)- und Cu(B)-Umgebungen zuordnen (Abbildung 4). Ein deutlich größerer Wert des EFGs für Cu(A) im Vergleich zu Cu(B) in direkter Nachbarschaft zur Fehlstelle erlaubt es zudem, den Einfluss von Fehlordnung auf die lokalen Cu-Umgebungen zu quantifizieren.


<h2>Kationensubstitution</h2>
Die NMR-Signal-Linienform von ausgerichteten Pulverproben entwickelt sich orientierungsabhängig. Diese Strategie wurde genutzt, um den Einfluss von Kationensubstitution auf die Ga-Bindungssituation in der Mischkristallreihe Sr1-xBaxGa2 zu untersuchen (Abbildung 5).26 In Bereichen geringer Substitution lässt sich die 69Ga-NMR-Signal-Linienform durch zwei Ga-Signalkomponenten beschreiben. Dieses zu Grunde gelegte Modell wird durch Messungen bei unterschiedlichen Probenorientierungen sowie Magnetfeldstärken validiert. Sr1-xBaxGa2 mit x = 0,975 lässt sich hierbei als BaGa2-Matrix mit isolierten Sr-Substitutionszentren verstehen und vereinfacht als Sr@BaGa2-Matrix formulieren. Diese Matrix prägt den Wert für die Anisotropie der Ladungsverteilung um die Ga-Atome. Für die Ga'-Umgebung wird eine lokale Symmetrieerniedrigung belegt. Quantenmechanische Berechnungen der NMR-Wechselwirkungsparameter bestätigen die experimentellen Befunde.


<h2>Anionensubstitution</h2>
Die hohe experimentelle Auflösung von 27Al-NMR-Messungen an ausgerichteten Pulverproben ermöglicht ein Studium von Anionensubstitution im Al-Ga-Gerüst der Mischkristallreihe Sr(Al1-xGax)4 (Abbildung 6). Im Vergleich zu SrAl4 werden die NMR-Signale der fünfbindingen Al(5b)-Umgebung in Al-substituierten SrGa4-Proben nicht detektiert. Eine Vorzugsbesetzung der Al-Atome auf die vierbindige Position der Kristallstruktur ist somit experimentell bestätigt. Ferner deutet ein zusätzliches Al(4b2)-Signal eine paarweise Anordnung der Al-Atome durch eine Schulter mit zunehmender Intensität bei höheren Al-Substitutionsgraden an. Diese Interpretation stützen quantenmechanische Modellrechnungen. Die NMR-Spektroskopie ermöglicht es somit bereits bei geringsten Al-Ga-Substitutionsgraden, lokal unterschiedliche Al-Bindungssituationen innerhalb der SrGa4-Matrix zu detektieren.


<h2>Ausblick</h2>
Konzeptionelle Studien, die Festkörper-NMR-Spektroskopie, Diffraktion und quantenmechanische Berechnungen auf idealisierte Modellsysteme intermetallischer Phasen anwenden, belegen, wie empfindlich der elektrische Feldgradient auf die Bindungssituation reagiert. Die laufenden Anstrengungen einer Berechnung der NMR-Signalverschiebung metallisch leitfähiger Substanzen werden helfen, Experiment und Theorie noch besser abzugleichen und künftige Analysen der Bindungssituation auch anhand dieser NMR-Parameter zu ermöglichen. Es gilt, die Strategie auf weitere Systeme anzuwenden, um auf Basis der lokalen Atomanordnungen ein tieferes Verständnis für anwendungsbezogene Eigenschaften in realen Systemen zu entwickeln.


<h2>QUERGELESEN</h2>
Die Bindungssituation in intermetallischen Phasen ist komplex; atomare Ordnung und Fehlordnung sind entscheidend für die Eigenschaften solcher Phasen.
Festkörper-NMR-Spektroskopie mit Diffraktionsexperimenten sowie quantenmechanischen Berechnungen der NMR-Parameter zu kombinieren, hilft, die lokalen Atomanordnungen in intermetallischen Phasen zu untersuchen.
Atomare Fehlordnung führt zu sich überlagernden NMR-Signalen, die ein Auflösen der Atomanordnungen erschweren oder unmöglich machen. Ein Weg, diese Einschränkung zu überwinden, ist es, Kristallite von metallisch leitfähigen Pulverproben im Magnetfeld auszurichten.


<h2>Memo: Auswahl von Charakterisierungsmethoden für intermetallische Phasen</h2>
Röntgen- und Neutronendiffraktion: quantitative und qualitative Phasenanalysen, Kristallstrukturen, Gitterparameter, interatomare Abstände, Besetzung von Atompositionen
Thermoanalytische Untersuchungen: charakteristische Temperaturen (Umwandlung, Schmelzen, Zersetzen), kalorische Informationen (Umwandlungs-, Reaktionswärmen, spezifische Wärmekapazitäten)
Metallographische Untersuchungen: Charakterisierung der Materialen (metallographische Schliffe) durch Licht- und Rasterelektronenmikroskopie, Phasenanalyse durch EDX und WDX sowie qualitative und quantitative Gefügebewertungen
Chemische Analyse: quantitative Elementanalyse, Prüfen auf Verunreinigungen, quantitative Tiefenprofil-Elementaranalysen (ortsaufgelöste Bestimmung der chemischen Zusammensetzung von Feststoffen)
Elektronenmikroskopie: Hochauflösung und bildgebende Verfahren: Realstrukturcharakterisierung, Überstrukturbildung, Ordnungs-Unordnungsphänomene, Strukturverfeinerung aus Präzessions-Elektronenbeugung (Elektronenkristallographie)
Squid-Magnetometrie: Magnetisierung, magnetische Suszeptibiltät sowie physikalische Charakterisierung; spezifische Wärmekapazitäten, elektrische, magnetoelektrische und thermische Transporteigenschaften
Rastertunnelmikroskopie/ Rastertunnelspektroskopie: Oberflächentopografie (Rasterkraftmikroskopie) sowie elektronische Eigenschaften 
Neutronenspektroskopie: Bewegungsprozesse in Festkörpern auf mikroskopischer Ebene durch inelastische Neutronenstreuung 
Röntgenabsorptionsspektroskopie: Valenzelektronenkonfiguration (NEXAFS); lokale Umgebungen des absorbierenden Elementes (EXAFS)
Mößbauer-Spektroskopie: Oxidationsstufen, lokale Symmetrie, Bindungscharakter, magnetische Wechselwirkungen
NQR/NMR-Spektroskopie: NMR-Signalverschiebung, Anisotropie der NMR-Signalverschiebung, lokale Symmetrieerniedrigung, elektrischer Feldgradient, interatomare Abstände, Bewegungsprozesse


Frank Haarmann, Jahrgang 1967, ist Juniorprofessor für anorganische Chemie an der RWTH Aachen. Seine Forschungsinteressen liegen bei den intermetallischen Phasen, insbesondere in der kombinierten Anwendung von Festkörper-NMR-Spektroskopie, Diffraktion und quantenmechanischen Berechnungen. <a href="mailto:frank.haarmann@ac.rwth-aachen.de">frank.haarmann@ac.rwth-aachen.de</a> Oliver Pecher, Jahrgang 1983, schloss 2008 sein Chemiestudium an der TU Dresden ab und widmete sich der Synthese, Charakterisierung und NMR-Untersuchungen intermetallischer Phasen. Er begann die Promotion am MPI CPfS Dresden und schließt diese derzeit an der RWTH Aachen ab.



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