Foto vom Gebäude BC am Getreidemarkt

© TU Wien

Institut für Materialchemie

Aufgabe des Instituts ist die Erarbeitung experimenteller und theoretischer Grundlagen der Chemie moderner Materialien und die Vermittlung dieser Grundlagen in der Lehre. Die wissenschaftlichen Ziele des Instituts sind langfristig und konzeptionell angelegt und auf Zukunftsentwicklungen hin orientiert. Sie sollen durch Entwicklung neuer präparativer Ansätze und materialspezifischer Analysemethoden, durch Erforschung physikalisch-chemischer Zusammenhänge zwischen Struktur, Eigenschaften und Funktion (physikalische Eigenschaften und/oder chemische Reaktivität) sowie durch Einsatz quantenmechanischer Methoden erreicht werden.

In unterschiedlichsten Lehrveranstaltungen der Masterstudiengänge "Angewandte Physikalische und Anorganische Chemie" und "Angewandte Synthesechemie" wird chemische Kompetenz in den Bereichen anorganische, physikalische und theoretische Chemie vermittelt. Absolvent_innen des Masterstudiengangs werden in die Lage versetzt, Materialien für unterschiedliche Anforderungen zu synthetisieren, modifizieren, optimieren und charakterisieren, deren Einsatzmöglichkeiten abzuschätzen und zusammen mit Physiker_innen und Werkstoffwissenschaftler_innen materialwissenschaftliche Probleme zu lösen.

Magnetism in Solids and Compounds

General

Using spin-polarized band structure calculations the magnetic properties of ferro-, antiferro- and ferrimagnetic materials are studied by the Linearized Augmented Plane Wave (LAPW) method. The Fixed Spin Moment (FSM) method (K.Schwarz and P.Mohn, J.Phys.F: Metal Phys, 14, L129, 1984)- originally implemented into the Augmented Spherical Wave (ASW) scheme - can be used in cases where the total energy as a function of the magnetic moment is needed for further analysis.

INVAR Alloys

INVAR alloys (e.g. Fe65Ni35) have an almost vanishing thermal expansion coefficient in a certain temperature range. This behaviour is due to a strong magneto-volume coupling and can be explained on the basis of itinerant spin fluctuations.

Non-collinear Magnetism

While for many magnetic materials the magnetic moments at all atoms point in the same direction (or have a simple antiferromagnetic up-dn alignment) there are other materials where the direction of moments varies from atom to atom. This is called non-collinear order of the magnetic momenta.
In order to calculate properties of such systems we have to extend our LAPW code (WIEN2k). The implementation of non-collinear magnetism utilises a rotated spinors basis set inside atomic spheres, and pure-spinors basis inside the interstitial. This allows calculations in both, the atomic-moment-approximation as well as in full non-collinear mode, and inclusion of spin-orbit coupling (for heavier elements) as well as LDA+U corrections (for "correlated" systems) are also possible. In the atomic-moment-approximation only the diagonal part of the spin-potential and the density matrixes inside the atomic spheres are taken into account, but in the interstitial region the full potential and density matrix is used. Often this is a very reasonable approximation since non-collinearity within an atom is small, but from on atom to the next the magnetisation rotates and this is taken into account properly. In the full mode also off-diagonal terms inside the spheres are considered and highest precission of the calculation is reached.

Examples of those structures and calculations with pictures

Spin-spiral structure of fcc-Fe with q=(0,0,1/3)
Magnetization density of fcc-Fe with q=(0.1,0.1,0)
Non-collinear magnetic structure in Fayalite (Fe2SiO4)
Non-collinear magnetism in UO2 (2k-structure)
E165-Institut für Materialchemie | TU Wien
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Aufgabe des Instituts ist die Erarbeitung experimenteller und theoretischer Grundlagen der Chemie moderner Materialien und die Vermittlung dieser Grundlagen in der Lehre. Die wissenschaftlichen Ziele des Instituts sind langfristig und konzeptionell angelegt und auf Zukunftsentwicklungen hin orientiert. Sie sollen durch Entwicklung neuer präparativer Ansätze und materialspezifischer Analysemethoden, durch Erforschung physikalisch-chemischer Zusammenhänge zwischen Struktur, Eigenschaften und Funktion (physikalische Eigenschaften und/oder chemische Reaktivität) sowie durch Einsatz quantenmechanischer Methoden erreicht werden.

In unterschiedlichsten Lehrveranstaltungen der Masterstudiengänge "Angewandte Physikalische und Anorganische Chemie" und "Angewandte Synthesechemie" wird chemische Kompetenz in den Bereichen anorganische, physikalische und theoretische Chemie vermittelt. Absolvent_innen des Masterstudiengangs werden in die Lage versetzt, Materialien für unterschiedliche Anforderungen zu synthetisieren, modifizieren, optimieren und charakterisieren, deren Einsatzmöglichkeiten abzuschätzen und zusammen mit Physiker_innen und Werkstoffwissenschaftler_innen materialwissenschaftliche Probleme zu lösen.