Rochelle-Salz wurde im Jahre 1655 erstmalig durch den Apotheker Pierre Seignette in La Rochelle (Frankreich) synthetisiert. Daher wurde früher auch der Name Seignette-Salz für diese Substanz gebraucht.
Es war die erste und für lange Zeit die einzige bekannte Substanz, die elektrisch ordnet. Daher findet sich in der frühen Literatur auch der Begriff Seignetto-Elektrika für andere Stoffe, für die heute der Begriff Ferroelektrika in Analogie zum Magnetismus gebräuchlicher ist.
Rochelle-Salz ist ein organisches Salz; es kristallisiert als Doppel-Tartrat des Kaliums und Natriums unter Bindung von vier Wassermolekülen und zeigt eine Phasenumwandlung von einem paraelektrisch ungeordneten zu einem Zustand ferroelektrischer Ordnung. Die Übergangstemperatur wird ebenfalls in Analogie zum
Magnetismus mit dem Begriff Curie-Temperatur bezeichnet. Diese Umwandlung findet bei etwa 297K statt.
Eine sehr bemerkenswerte Eigenschaft ist, daß die Kristalle einen weiteren Curie-Punkt bei Tc ≈255K besitzen, bei dem die ferroelektrische Phase in eine Phase übergeht, die gemeinhin als paraelektrisch bezeichnet wird. Dieses Charakteristikum wurde erst Anfang dieses Jahrhunderts entdeckt. Rochelle-Salz ist die einzige bisher bekannte ferroelektrische Substanz mit diesem Verhalten.
Die Substanz NaNH4-Tartrat, genannt Ammonium-Rochelle-Salz, zeigt nur
einen Phasenübergang bei circa 108K hin zu einer polaren Phase. Diese Umwandlung wird nach der Landau-Theorie als Übergang erster Ordnung klassifiziert, während die beiden des reinen Rochelle-Salzes Übergänge zweiter Ordnung sind.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einführung
- 2 Theoretische Grundlagen
- 2.1 Elektrodynamik
- 2.2 Ausbreitung elektromagnetischer Wellen in Dielektrika
- 2.3 Polarisationsmechanismen
- 2.4 Dielektrische Relaxation
- 2.5 Elektrische Ordnung
- 3 Rochelle-Salze
- 3.1 Geschichtlicher Überblick
- 3.2 Struktur
- 3.3 Dotierung mit Ammonium
- 3.4 Pseudo-Spin Modell
- 4 Experimentelle Details
- 4.1 Probenpräparation
- 4.2 Temperatursteuerung
- 4.2.1 Geschlossenes 4He-Kühlsystem
- 4.2.2 N2-Kühlsystem
- 4.2.3 He-Kryostat
- 4.3 Dielektrische Messungen
- 4.3.1 Niederfeld-Messungen
- 4.3.2 Hochfeld-Messungen
- 4.4 Meßfehler
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Diplomarbeit untersucht die dielektrischen Eigenschaften von Rochelle-Salzen mittels dielektrischer Spektroskopie. Ziel ist es, ein tieferes Verständnis der Polarisationsmechanismen und der dielektrischen Relaxation in diesen Materialien zu erlangen.
- Dielektrische Eigenschaften von Rochelle-Salzen
- Polarisationsmechanismen in ferroelektrischen Materialien
- Dielektrische Relaxation und ihre Temperaturabhängigkeit
- Einfluss der Dotierung mit Ammonium auf die dielektrischen Eigenschaften
- Anwendung des Pseudo-Spin Modells
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einführung: Diese Einleitung führt in das Thema der dielektrischen Spektroskopie und ihre Anwendung auf Rochelle-Salze ein. Sie beschreibt die Relevanz der Thematik und gibt einen Überblick über die Struktur der Arbeit.
2 Theoretische Grundlagen: Dieses Kapitel liefert die notwendigen theoretischen Grundlagen für das Verständnis der experimentellen Ergebnisse. Es behandelt die Elektrodynamik, die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen in Dielektrika, verschiedene Polarisationsmechanismen, die dielektrische Relaxation und den Begriff der elektrischen Ordnung. Diese Grundlagen sind essentiell für die Interpretation der späteren Messdaten.
3 Rochelle-Salze: Dieses Kapitel befasst sich eingehend mit den Rochelle-Salzen selbst. Es bietet einen geschichtlichen Überblick über die Erforschung dieser Materialien, beschreibt ihre Kristallstruktur detailliert und analysiert den Einfluss der Dotierung mit Ammonium auf ihre Eigenschaften. Das Pseudo-Spin Modell wird als theoretisches Werkzeug zur Beschreibung des Verhaltens der Rochelle-Salze eingeführt und diskutiert.
4 Experimentelle Details: Dieses Kapitel beschreibt detailliert die experimentelle Vorgehensweise. Es werden die Probenpräparation, die verschiedenen verwendeten Temperatursteuerungssysteme (geschlossenes 4He-Kühlsystem, N2-Kühlsystem, He-Kryostat) und die Methoden der dielektrischen Messungen (Niederfeld- und Hochfeld-Messungen) ausführlich erläutert. Abschließend werden mögliche Messfehler und deren Einfluss auf die Ergebnisse diskutiert.
Schlüsselwörter
Dielektrische Spektroskopie, Rochelle-Salze, Ferroelektrizität, Polarisation, Dielektrische Relaxation, Ammonium-Dotierung, Pseudo-Spin Modell, Temperatursteuerung, Hochfeld-Messungen, Niederfeld-Messungen.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zu: Dielektrische Eigenschaften von Rochelle-Salzen
Was ist der Gegenstand dieser Arbeit?
Diese Diplomarbeit untersucht die dielektrischen Eigenschaften von Rochelle-Salzen mittels dielektrischer Spektroskopie. Das Ziel ist ein tieferes Verständnis der Polarisationsmechanismen und der dielektrischen Relaxation in diesen Materialien.
Welche Themen werden behandelt?
Die Arbeit behandelt die dielektrischen Eigenschaften von Rochelle-Salzen, Polarisationsmechanismen in ferroelektrischen Materialien, dielektrische Relaxation und ihre Temperaturabhängigkeit, den Einfluss der Dotierung mit Ammonium auf die dielektrischen Eigenschaften und die Anwendung des Pseudo-Spin Modells.
Welche theoretischen Grundlagen werden verwendet?
Die Arbeit basiert auf den theoretischen Grundlagen der Elektrodynamik, der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen in Dielektrika, verschiedener Polarisationsmechanismen, der dielektrischen Relaxation und des Konzepts der elektrischen Ordnung.
Wie sind die Rochelle-Salze beschrieben?
Die Arbeit bietet einen geschichtlichen Überblick über die Erforschung von Rochelle-Salzen, beschreibt detailliert ihre Kristallstruktur und analysiert den Einfluss der Dotierung mit Ammonium auf ihre Eigenschaften. Das Pseudo-Spin Modell wird als theoretisches Werkzeug zur Beschreibung ihres Verhaltens eingeführt und diskutiert.
Welche experimentellen Methoden wurden verwendet?
Die experimentelle Vorgehensweise beinhaltet die Probenpräparation, verschiedene Temperatursteuerungssysteme (geschlossenes 4He-Kühlsystem, N2-Kühlsystem, He-Kryostat) und Methoden der dielektrischen Messungen (Niederfeld- und Hochfeld-Messungen). Mögliche Messfehler und deren Einfluss werden ebenfalls diskutiert.
Welche Kapitel umfasst die Arbeit?
Die Arbeit gliedert sich in eine Einführung, ein Kapitel zu den theoretischen Grundlagen, ein Kapitel zu Rochelle-Salzen, ein Kapitel zu den experimentellen Details und ein Fazit (implizit). Jedes Kapitel ist im Inhaltsverzeichnis detailliert aufgelistet.
Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit?
Schlüsselwörter sind: Dielektrische Spektroskopie, Rochelle-Salze, Ferroelektrizität, Polarisation, Dielektrische Relaxation, Ammonium-Dotierung, Pseudo-Spin Modell, Temperatursteuerung, Hochfeld-Messungen, Niederfeld-Messungen.
Wo finde ich mehr Details zu den einzelnen Kapiteln?
Eine detaillierte Zusammenfassung jedes Kapitels ist im Abschnitt "Zusammenfassung der Kapitel" enthalten. Dieser Abschnitt bietet einen Überblick über den Inhalt und die Bedeutung jedes Kapitels für die Gesamtarbeit.
- Citation du texte
- Dr. Ulrich Schneider (Auteur), 1996, Dielektrische Spektroskopie an Rochelle-Salzen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/4448
