Phosphate

Phosphatgläser können sich in wässrigen Lösungen auflösen, was für einige Anwendungen (z. B. kontrollierte Freisetzung) ein großer Vorteil, für andere (z. B. Lasergläser oder optische Filter) jedoch ein deutlicher Nachteil ist. Die Anpassung und Kontrolle der Glasauflösung wurde nach unserem derzeitigen Kenntnisstand bisher nur durch phänomenologische Ansätze erreicht. Ein besseres Verständnis des Auflösungsmechanismus könnte den Weg für die strukturelle Gestaltung optimierter Gläser mit maßgeschneiderter Löslichkeit oder verbesserter chemischer Stabilität ebnen.

Hier wird die 31P-Lösungs-Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) zur Charakterisierung der während der Auflösung gebildeten Phosphatfragmente verwendet, entweder mit In-situ- oder Ex-situ-Ansätzen. Dies wird einen Einblick in die Auflösung und Fragmentierung des Netzwerks sowie in die in Lösung stattfindende Hydrolyse geben. Modifizierte topologiebasierte Berechnungen, die Feldstärke, Packung und Effekte mittlerer Reichweite (sterisch) berücksichtigen, wurden erfolgreich zur Beschreibung der mechanischen Eigenschaften von Phosphatgläsern eingesetzt. Diese strukturbasierten Modelle sollen hier erweitert werden, um eine genaue quantitative Vorhersage und Optimierung des Auflösungsprozesses zu ermöglichen.

Ziel dieser Studie ist die Kombination von experimentellen Untersuchungen mit topologischen und strukturchemischen Modellen. Dies wird Einblicke in die Mechanismen der Phosphatglasauflösung geben und in der Folge die Entwicklung neuer Strategien zur Kontrolle und Anpassung der Glaslöslichkeit ermöglichen, einerseits durch optimierte Glaszusammensetzungen und andererseits durch Kontrolle der chemischen Parameter während der Auflösung. Dies ist eine Zusammenarbeit mit Prof. Delia S. Brauer, Universität Jena.