4. Forschungsprojekte
4.1. Eigenschaften silikatischer Schmelzen und Gläser
a) Viskosität (D. Dingwell):
Es wurde ein Rotations-Viskosimeter in Betrieb genommen, mit dem bei 1 bar
Viskositäten silikatischer Schmelzen in Abhängigkeit von Verformungsgeschwindigkeit,
Temperatur, Sauerstoff-Fugazität und Zusammensetzung bestimmt werden
können. Es wird für folgende Teilprojekte eingesetzt:
b) Dichte (D. Dingwell):
Die Dichte eisenhaltiger Silikatschmelzen wurde nach dem Archimedes-Prinzip
bestimmt, insbesondere in den Systemen Na2O-FeO-Fe2O3-SiO2
und CaO-FeO-Fe2O3-SiO2, um das partielle
molare Volumen des Fe3+ und dessen mögliche Zusammensetzungs-Abhängigkeit
zu ermitteln. Diese Arbeiten sollen auf Aluminosilikat-Systeme ausgeweitet
werden. Außerdem ist geplant, partielle molare Volumina anderer Komponenten
magmatischer Systeme zu bestimmen.
c) 29Si HR MAS NMR (D. Dingwell, A. Sebald):
Es soll die strukturelle Umgebung des Si in Silikat-Gläsern mit Tektosilikatzusammensetzung
untersucht werden, durch Substitution von Kationen wie bei den Viskositätsuntersuchungen,
um die Beziehungen zwischen Viskosität und Struktur zu klären.
d) Wellengeschwindigkeit und Dämpfung (S. Webb):
Zur Zeit wird eine Apparatur zur Messung von Geschwindigkeit und Dämpfung
von Kompressions- und Scherwellen in Silikatschmelzen bei hohen Temperaturen
aufgebaut. Die Apparatur besteht aus einem Hochfrequenz-Ultraschall-Interferometer,
einem Paar einkristalliner Mo-Stäbe als "buffer rods" und einem gasdichten
Ofen zum Betrieb bis 1700°C. Nach Kalibrierung mit H2O, Hg
und B2O3-Schmelzen soll die Frequenzabhängigkeit
der elastischen und viskosen Eigenschaften von Silikatschmelzen untersucht
werden. Bevorzugt sollen chemisch einfache Schmelzzusammensetzungen verwendet
werden, deren Struktur bekannt ist (in Kooperation mit D. Dingwell).
e) XANES-Spektroskopie an verdichteten SiO2 Gläsern
(F. Seifert in Kooperation mit E. Paris, I. Davoli, A. Bianconi, Rom):
Glasiges SiO2 läßt sich durch Anwendung hoher Drücke
und mäßiger Temperaturen permanent verdichten und erlaubt daher
die Ermittlung des Druckeffekts auf die Struktur ohne die Anwendung von
in-situ-Verfahren. Es konnte durch Messung der Kantenstruktur der Sauerstoff-K-Kante
am Synchrotron ADONE in Frascati bestätigt werden, daß
mit zunehmender Verdichtung des SiO2 Glases der mittlere Si-O-Si-Winkel
abnimmt.
f) Glasübergangstemperatur in GeO2 (C. Scarfe in
Zusammenarbeit mit M. Rosenhauer, Göttingen):
Die Eigenschaften des amorphen GeO2 sind wegen der Ähnlichkeit
seiner Struktur mit der des amorphen SiO2 und anderer voll polymerisierter
Schmelzen und Gläser auch geowissenschaftlich von Interesse. Es wurde
durch Kalorimetrie und DTA die Abhängigkeit der Wärmekapazitat
und der Glasübergangstemperatur Tg von der Aufheiz- und
Abkühlungsgeschwindigkeit untersucht, sowie - durch Hochdruck-DTA -
die Druckabhängigkeit von Tg
g) Zustandsgleichung von Gläsern (H. Olijnyk, C. Scarfe, S.
Webb, D. Dingwell):
Eine Reihe von strukturell charakterisierten Silikatgläsern wird in
der Diamantstempelapparatur durch optisch bestimmte makroskopische Längenänderung
von planparallel geschnittenen Glaskörpern auf ihre Kompressibilität
hin untersucht.