Titelaufnahme

Titel
Crystallization of glasses in the glass transition region / by Markus Seidl
VerfasserSeidl, Markus
Betreuer / BetreuerinLörting, Thomas
Erschienen2015
Umfang369 S. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftInnsbruck, Univ., Diss., 2015
Anmerkung
Enth. u.a. 21 Veröff. d. Verf. aus den Jahren 2011 - 2015
Datum der AbgabeJuli 2015
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)amorphes Eis / Wasser / Tri-Naphthylbenzen / Glas / unterkühlte Flüssigkeit / Kristallisation / Glasübergang
Schlagwörter (EN)amorphous ice / water / tris-naphthylbenzene / glass / supercooled liquid / crystallization / glass transition
Schlagwörter (GND)Eis / Amorpher Zustand / Unterkühlte Flüssigkeit / Kristallisation / Glasumwandlung
Zugriffsbeschränkung
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Gläser weisen im Gegensatz zu Kristallen auf molekularer Ebene keine ausgedehnte periodische Ordnung auf. Alleine ein gewisser lokaler Ordnungsgrad besteht, so wie in Flüssigkeiten. Analog zur Kristallisation von Flüssigkeiten unterhalb ihres Gefrierpunkts können auch Gläser kristallisieren.

In der vorliegenden Dissertation wird hochdichtes amorphes Eis (HDA) untersucht. Es weist zwar manche Eigenschaften von Gläsern auf, aber es wird nicht aus flüssigem Wasser hergestellt, sondern aus kristallinem Eis. Die durchgeführten Experimente zeigen, dass sich HDA beim isobaren Aufwärmen unter niedrigem und mittlerem Druck in eine hochdichte Flüssigkeit umwandelt, es handelt sich daher tatsächlich um ein Glas. Voraussetzung dafür ist allerdings, dass es zuvor unter hohem Druck getempert wurde. Kristallisationsstudien zeigen zudem, dass vor dem Hochdrucktempern Nanokristallite in der amorphen HDA-Matrix eingebettet sind. Diese Nanokristallite lösen sich beim Tempern unter hohem Druck auf, sodass HDA mit höherer Stabilität gegenüber Kristallisation erhalten wird.

Zusätzlich zu den Studien an amorphem Eis wird die Kristallisationskinetik von drei Isomeren der organischen Verbindung Tri-Naphthylbenzen (TNB) in einem breiten Temperaturbereich (von knapp unterhalb des Gefrierpunkts bis unterhalb der Glasübergangstemperatur) bestimmt. Diese Untersuchungen zeigen auf, welchen Einfluss die Verknüpfung der funktionellen Gruppen auf die Geschwindigkeit des Kristallwachstums hat.

Zusammenfassung (Englisch)

Unlike crystals, glasses do not show long-range order on the molecular level. However, a certain degree of local order exists in both liquids and glasses. Just like liquids transform to crystalline materials upon freezing, glasses may also crystallize.

Here high-density amorphous ice (HDA) is studied. HDA shows certain glass-like properties, but it is prepared from crystalline ice rather than from liquid water. The conducted experiments show that HDA transforms into a high-density liquid upon isobaric heating at low and intermediate pressures, that is, it is indeed a glass. However, a prerequisite is that it is annealed at high-pressure previously. Furthermore, crystallization studies uncover that without this annealing procedure HDA contains nanocrystals embedded in the amorphous matrix. These nanocrystals dissolve upon annealing under high pressure, thus enhancing HDAs stability against crystallization.

In addition to amorphous ices, the organic compound tris-naphthylbenzene (TNB) is studied. In particular, the crystallization kinetics of three isomers of TNB is determined in a broad temperature window from close to the melting point to below the glass transition temperature. These studies reveal the influence of the connectivity of functional groups on the speed of crystal growth.