Rotation von Molekülen in Kristallen

Projektleitung und Mitarbeiter

Mittelgeber : BMFT; DFG; PROCOPE

Forschungsbericht : 1994-1996

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Projektbeschreibung

Kleine Moleküle, die in kristallinen Hohlräumen eingeschlossen sind, können Bewegungen ausführen, die von fast unbehinderter Rotation bis hin zu Rotationen reichen, die nur mit gleichzeitiger Verschiebung des Moleküls möglich sind (Rotations-Translations-Kopplung). Wir untersuchen derartige Bewegungen mit Neutronenbeugung in einem Modellsystem A(NX.3).6Y.2 (A = Ni, Co; X = H, D; Y.2 = Br, J, NO.3, PF.6), in dem die Amingruppe NX.3 eindimensionale Rotationen oder Bewegungen vom Rotations-Translationstyp ausführen.

Wir haben zur Deutung der Beobachtungen ein Modell entwickelt, das als universelle Ursache ein stark anharmonisches Kristallpotential enthält. Die molekulardynamische numerische Lösung der Bewegungsgleichungen der NH.3 Gruppe im Potential zeigt, daß das Aminmolekül und die ungebundenen Y = Br, J Ionen ein molekulares Getriebe bilden, in dem die Amingruppe als Außenzahnrad mit 3 Zähnen auf einem Innenzahnrad mit 4 Zähnen, gebildet durch die 4 Y-Ionen, abrollt. Wir wenden die genannten Modellmethoden auch auf das Fulleren C.6.0 an und erhalten aus experimentellen Daten das Rotationspotential, welches die freie Drehung von C.6.0 behindert.

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