Promotionsvortrag von Lars Hoffmann

Über polare OH-Gruppen bilden Moleküle häufig Wasserstoffbrückenbindungen zu ihren Nachbarmolekülen aus. Die Dynamik von wasserstoffbrückengebundenen Glasbildnern wird in dieser Arbeit an einem anorganischen Modellsystem, Wasser, und einem organischen Modellsystem, Phenol, analysiert. Hoch- und niederdichtes amorphes Eis werden mit der 17O-NMR untersucht. Die Linienform und die in der longitudinalen Spin-Relaxation kodierte Dynamik werden durch entsprechende Simulationen bzw. Spektraldichten beschrieben. Für kompaktiertes und poröses Amorphous Solid Water als weitere Modifikation von amorphem Eis wird der Einfluss der Porenstruktur auf die dielektrische Relaxation untersucht. Weiterhin werden wässrige Salzlösungen oft als Modelle für unterkühltes Wasser verwendet, weil Wasser und amorphes Eis stark zur Kristallisation neigen. In dieser Arbeit wird ein Salz gesucht, das NMR-Experimente an stark quadrupolar gestörten Kernen mit halbzahligem Spin ermöglicht. Alle untersuchten wässrigen Rubidiumsalzlösungen neigen zur Kristallisation; eine eutektische RbNO3-Lösung erweist sich als eingeschränkt geeignet. Wie Wasser ist auch Phenol schlecht unterkühlbar und ob wasserstoffbrückengebundene Netzwerke in Phenol existieren, war wegen der sterischen Hinderung des Phenylrings unklar. Durch Mischung mit Propylencarbonat gelingt es, Phenol in einem amorphen Zustand auf einen Debye-Prozess zu untersuchen. Mithilfe der 17O- sowie der 2H-NMR, der dielektrischen Spektroskopie und der Rheologie kann ein Dynamikbereich von mehr als zwölf Größenordnungen in der Korrelationszeit abgedeckt
werden. Alle Experimente zeigen Hinweise auf einen schwachen Debye-Prozess, der dem Debye-Prozess von Monohydroxyalkoholen ähnelt.

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