Studies concerning the electronic structure and the electron transfer in electron poor intermetallics

Abstract

jThis doctoral thesis contains results in the field of new ternary intermetallic aluminum compounds with the general composition MxAlyTz with M = Ca-Ba, Y, La-Nd, Sm-Lu and T being a transition metal of group nine and ten (Co-Pt). The goal was to synthesize new compounds and investigate their chemical bonding situation, charge transfer and influence of spectroscopic measurements. The first part shows results of the binary compounds AEAl2 and AEAl4 with AE = Ca, Sr, Ba and the influence of the AE element on the chemical shift in 27Al MAS NMR, supported by quantum chemical calculations. The second part contains new ternary aluminum compounds with a divalent cationic element M, which include Ca, Sr and Eu. Besides structure and 27Al MAS NMR investigations, quantum calculations were performed giving insight into the chemical bonding situation as well as the charge transfer occurring in the compounds. In addition to the analytic methods mentioned above, electrical resistance measurements of the new compound SrAl8Rh2 and magnetic susceptibility data of the solid solution Eu2Al15Pt6–xTx with T = Pd, Ir and Au were recorded, showing the electronic behavior and the influence of the substitution on the magnetic behavior respectively. The third part contains compounds with formally the trivalent cationic species. The series from the ternary compounds MAl5Pt3 and M2Al16Pt9 could be extended by Y, La-Nd, Sm, Gd-Er or La-Nd, Sm and Gd, respectively. Magnetic measurements were conducted for the MAl5Pt3 series with M = Y, Ce-Nd, Gd-Ho showing Pauli-paramagnetism for YAl5Pt3 whereas the compounds with Nd, Gd, Tb, Dy and Ho exhibit an antiferromagnetic ordering at low temperatures. Additionally, quantum chemical calculations, XPS and 27Al MAS NMR measurements of YAl5Pt3 have been carried out. In the fourth chapter, preliminary results of new ternary phases, namely CaAl5Ni2, Eu5Al0.70(1)Pd2.30(1) and an extension of the RE4Al13Pt9 series with RE = La-Nd are summarized.

Diese Dissertationsschrift beinhaltet Ergebnisse aus dem Gebiet neuer intermetallischer Aluminiumverbindungen mit der allgemeinen Zusammensetzung MxAlyTz, wobei M = Ca-Ba, Y, La-Nd, Sm-Lu und T ein Element der Gruppen neun oder zehn (Co-Pt) enthalten. Neben der Synthese neuer Verbindungen wird außerdem über Untersuchungen der chemischen Bindung und des Ladungsübertrags sowie der Einfluss auf spektroskopische Analysen berichtet. Im ersten Teil dieser Arbeit werden neue Ergebnisse im binären System AEAl2 und AEAl4 über den Einfluss der Erdalkalimetalle Ca, Sr und Ba auf die chemische Verschiebung des 27Al MAS NMR Signals gezeigt, die Untersuchungen wurden dabei mit Hilfe von quantenchemischen Rechnungen unterstützt. Der zweite Teil der Arbeit berichtet über neue ternäre Aluminiumverbindungen, indem das Metall M als divalentes Kation in der Struktur vorzufinden ist, diese inkludieren Ca, Sr and Eu. Dabei wurden neben der Strukturanalyse und 27Al MAS NMR Untersuchungen, quantenchemische Rechnungen durchgeführt, um die Bindungssituation und den Ladungsübertrag zu untersuchen. Zusätzlich wurden elektrische Widerstandsmessungen bei SrAl8Rh2 und Untersuchungen der magnetischen Eigenschaften an Eu2Al15Pt6–xTx mit T = Pd, Ir und Au aufgenommen, welche den Einfluss der Substitution auf das magnetische Verhalten aufweisen. Der dritte Teil umfasst die Verbindungen in dem das Metall M den trivalenten Zustand annimmt. Dies sind die Reihen basierend auf divalenten Verbindungen MAl5Pt3 und M2Al16Pt9, welche mit Y, La-Nd, Sm, Gd-Er beziehungsweise La-Nd, Sm und Gd erweitert werden konnten. Von den Verbindungen der MAl5Pt3 Serie mit M = Y, Ce-Nd, Gd-Ho wurden die magnetischen Eigenschaften vermessen, wobei YAl5Pt3 Pauli-paramagnetisch ist, die Phasen mit Nd, Gd, Tb, Dy und Ho hingegen einen antiferromagnetischen Übergang bei niedrigen Temperaturen aufweisen. Zusätzlich wurden quantenchemische Rechnungen, XPS und 27Al MAS NMR Messungen an YAl5Pt3 durchgeführt. Im vierten Kapitel der Thesis werden erste Ergebnisse neu gefundener Phasen vorgestellt, diese enthalten Erkenntnisse zu CaAl5Ni2, Eu5Al0.70(1)Pd2.30(1) und eine Erweiterung der RE4Al13Pt9 Serie mit den RE = La-Nd.