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Die geheime Struktur der Perowskite: Was macht diese Kristallform so besonders?
In der Welt der Wissenschaft hat Perowskit mit seiner außergewöhnlichen Kristallstruktur die Aufmerksamkeit unzähliger Forscher auf sich gezogen. Da Perowskit aus dem Mineral Perowskit besteht, ist es aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften ein wichtiges Material in der modernen Materialwissenschaft und Weltraumforschung.
Historischer HintergrundPerowskit hat die chemische Formel CaTiO3 und die Einzigartigkeit dieser Struktur liegt in ihrer starken Abstimmbarkeit, die die Einbettung vieler verschiedener Kationen ermöglicht und so die Bildung einer großen Vielfalt technischer Materialien ermöglicht.
Die Entdeckung des Perowskits geht auf das Jahr 1839 zurück, als der deutsche Mineraloge Gustav Rose es im russischen Uralgebirge entdeckte und es nach dem russischen Mineralogen Lev Perrot benannte. Der Name des Produkts geht auf Lev Perovski zurück. Die bemerkenswerte Kristallstruktur der Perowskite wurde erstmals 1926 von Victor Goldschmidt beschrieben und 1945 von Helen Dick Megaw anhand von Röntgenbeugungsdaten weiter charakterisiert. Die Struktur wurde bestätigt.
Vorhandensein und Verbreitung von Perowskiten
Perowskite kommen vor allem im Erdmantel vor, insbesondere in Silikatgesteinen und kalziumreichen Gesteinen der Kirkbyna-Berge. Es besteht normalerweise aus kleinen unregelmäßigen oder subregelmäßigen Kristallen, die die Räume zwischen den Silikaten ausfüllen, aus denen das Gestein entstanden ist. Außer in der Erde kommen Perowskite auch in einigen Meteoriten vor, insbesondere in Einschlüssen, die reich an Kalzium und Aluminium sind.
In Sternen und Braunen Zwergen führt die Bildung von Perowskitkörnern zur Verarmung von Titanoxid in der Photosphäre, was die Bedeutung von Perowskiten in der Astronomie weiter erhöht.
Physikalische Eigenschaften
Die physikalischen Eigenschaften von Perowskiten sind ebenso bemerkenswert. Seine Kristallstruktur gehört zur Raumgruppe Pbnm und weist eine nahezu kubische Form auf. Die A-Stellen-Kationen in Perowskiten sind normalerweise Erdalkalimetalle oder Seltenerdelemente, während die B-Stellen-Kationen verschiedene Übergangsmetalle sind. Diese Struktureigenschaft verleiht Perowskit ein breites Spektrum an Stabilität, insbesondere bei Anwendungen zur Beständigkeit gegen Goldgestein.
Perowskit-Derivate
Die Vielfalt der Perowskite beschränkt sich nicht nur auf ihre Grundbestandteile, sondern umfasst auch verschiedene Derivate. Die chemische Formel von Doppelperowskit lautet A'A"B'B"O6. Die Hälfte der B-Positionen in dieser Struktur ist ersetzt, was zu unterschiedlichen elektrischen und optischen Eigenschaften führt. Aufgrund ihrer elektrischen Eigenschaften und ihres Anwendungspotenzials werden diese Strukturen in der Elektronik- und Solarenergietechnik umfassend untersucht.
Bei niedrigdimensionalen Perowskiten bildet sich eine 3D-Struktur, wenn das A-Stellen-Kation klein ist, während sich bei einem großen A-Stellen-Kation eine zweidimensionale dünne Schichtstruktur bilden kann.
Zukünftige Erkundung
Während Wissenschaftler tiefer in die Struktur von Perowskit eindringen, entdecken sie sein Potenzial für viele neue Technologien, insbesondere für Solarzellen und elektronische Geräte. Daher ist die Erforschung seiner Struktur und Anwendung zu einem heißen Thema in der modernen Materialwissenschaft geworden. Welches unentdeckte Potenzial verbirgt die geheime Struktur des Perowskits? Vielleicht wird es in zukünftigen Technologien eine größere Rolle spielen?
