Zur Darstellung und Charakterisierung ausgewählter Übergangsmetalloxide. Ein Beitrag zu niedrigdimensionalen S = 1/2 Systemen

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Darstellung von Übergangsmetalloxiden, welche auf ihre strukturellen und physikalischen Eigenschaften hin untersucht werden. Die Kristallstruktur der Oxidhalogenide ScOCl, TiOCl und VOCl wird am Beispiel des an Einkristallen röntgenographisch untersuchten ScOCl vorgestellt. TiOCl wurde vornehmlich mit dem Ziel synthetisiert, um das Verhalten unter hohem externen Druck zu untersuchen, wobei der in der Literatur diskutierte Isolator-Metall Übergang nicht bestätigt werden kann. Die Möglichkeit der Dotierung eines Mott-Hubbard Systems, zur Überführung in den metallischen Zustand, wird durch Interkalation von TiOCl mit Lithium über die Buthyl-Lithium Route untersucht. TiOCl und VOCl Einkristalle und Pulverproben wurden mit dem Ziel weiterer spektroskopischer Messungen dargestellt, welche kurz besprochen werden. Die S = 1/2 ''Zick-Zack Ketten'' Verbindung In2VO5 mit vierwertigem Vanadium wird erstmalig auf ihre physikalischen Eigenschaften hin untersucht. Einkristall- und Pulverröntgenbeugung bei tiefen Temperaturen lassen eine subtile strukturelle Verzerrung erkennen, welche von fundamentalen Änderungen der magnetischen und elektronischen Eigenschaften begleitet wird. Der Übergang von ferro- zu antiferromagnetischer Wechselwirkung geht einher mit einer Lokalisierung der Ladungsträger, welche jedoch auch bei tiefen Temperaturen nicht in eine magnetisch langreichweitig geordnete Phase übergehen. Stattdessen lassen ESR und NMR Experimente auf kurzreichweitige magnetische Fluktuationen schließen, welche mit einer Spin-Glas-artigen Ordnung bei tiefen Temperaturen konform ist. Strukturelle Details der Verbindung InCu2/3V1/3O3, in welcher die magnetischen Cu2+ Ionen ein honeycomb Strukturmotiv bilden, werden mithilfe von spektroskopischen Methoden und Pulverneutronendiffraktometrie untersucht. Die vermutete Anordnung der Cu2+ und V5+ Ionen innerhalb von Domänen mit etwa 300 Å Ausdehnung wird bestätigt. Hieraus resultiert eine ungeordnete Stapelfolge in c-Richtung. Neutronendiffraktion, Messungen der spezifischen Wärme und der thermischen Ausdehnung geben keinerlei Hinweis auf die Existenz einer magnetischen langreichweitigen Ordnung. Die in der magnetischen Suszeptibilität beobachteten Anomalien bei tiefen Temperaturen lassen sich vermutlich eher durch Defekt-Spins an Domänengrenzen erklären. InGaCuO4 und In2Ga2CuO7 werden strukturell mittels Pulverröntgendiffraktometrie untersucht, wobei für In2Ga2CuO7 zum ersten Mal strukturelle Parameter erhalten werden konnten. Die Untersuchungen legen eine statistische Besetzung mit Ga3+ und Cu2+ Ionen nahe, wie sie auch bei InGaCuO4 beobachtet wird. Messungen der magnetischen Suszeptibilität beider Verbindungen untermauern diesen Befund, wobei keine Anzeichen für das Auftreten einer langreichweitigen magnetischen Ordnung bis 2 K gefunden werden