Promotionsvortrag von Nicola Thiering

Diese Arbeit untersucht das Struktur- und Elektronenverhalten von Eisen unter Hochdruckbedingungen des unteren Erdmantels anhand von Experimenten an Fe2O3 und eisenhaltigen haplobasaltischen Gläsern. Mittels Röntgenemissionsspektroskopie, resonanter Röntgen-emissionsspektroskopie, Röntgendiffraktion und Synchrotron-Mössbauer-Spektroskopie werden Änderungen von Spin-Zustand, Valenz und lokaler Koordination bestimmt. Für Fe2O3 zeigt sich, dass die Entwicklung des Spin-Zustands eng mit strukturellen Phasenumwandlungen verknüpft ist. Ein ausgedehnter Bereich von gemischtem Spinzustand bei mittleren Drücken steht im Zusammenhang mit gemischtvalenten Phasen wie Fe5O7.  Bei höheren Drücken und Temperaturen bildet sich die Phase Fe25O32 , wobei das Elektronenverhalten durch das Nebeneinander von Fe2+ und Fe3+ in unterschiedlichen Koordinationsumgebungen bestimmt wird. Der Spinzustand wird somit primär durch die Kristallstruktur kontrolliert. In haplobasaltischen Gläsern reagiert Eisen gradueller auf Kompression. Zweiwertiges Eisen zeigt deutliche Änderungen der lokalen Koordination, während dreiwertiges Eisen strukturell stabiler bleibt. Diese Entwicklung wird durch lokale strukturelle Umverteilungen bestimmt. Insgesamt wird das Verhalten von Eisen im unteren Erdmantel durch das Zusammenspiel von elektronischem Zustand, Struktur und Phasenbeziehungen kontrolliert, was entscheidend ist für die physikalischen und chemischen Eigenschaften eisenhaltiger Materialien im tiefen Erdinneren.