ASAXS - Helmholtz-Zentrum Berlin

3 Nanoteilchen in anorganischen Gläsern/Glaskeramiken
und 1933 von B. E. Warren [48] durch röntgenographische Untersuchungen bestätigt wurde.
Zachariasen formulierte Kriterien für die Bildung von Oxidgläsern:
1. Das Anion (O) ist mit maximal zwei Atomen A verbunden.
2. Die Anzahl der Anionen, die das Atom A umgeben, muss klein sein.
3. Die gebildeten Sauerstoff-Polyeder teilen die Ecken miteinander und nicht die Kanten
und Flächen.
4. Mindestens drei Ecken der Sauerstoff-Polyeder müssen geteilt werden.
Es existieren experimentell gewonnene Erkenntnisse, dass das Kriterium 1 nur von Polyedern
der Koordinationszahl (KZ) 3 (Plandreieck) oder 4 (Tetraeder) erfüllt werden kann
[47]. Ein Beispiel für KZ 3 bildet das B2O3-Glas. SiO2-Gläser haben eine KZ von 4, d.h.,
[SiO4]-Tetraeder bilden das Grundgerüst. Implizit beinhalten die Zachariasen Kriterien die
Aussage, dass die Energie des amorphen Zustandes nährungsweise gleich der Energie des zugehörigen
kristallinen Zustandes ist. Abbildung 3.1 illustriert die Verknüpfungsmöglichkeiten
von [SiO4]-Tetraeder in der kristallinen und amorphen Phase.
Abbildung 3.1: [SiO4]-Tetraeder Verknüpfung in der kristallinen Phase (a) und der amorphen
Glasphase (b). Die Diagramme sind aus Zachariasens Originalarbeit: „The
atomic arrangement in glass“ [47]. (c) Einbau von Natriumoxid Na2O durch
Sauerstoffbrückensprengung nach Zachariasen und Warren.
Große Kationen (Na + , Ca 2+ , ...) werden in das Grundnetzwerk eingebaut, indem es zu Sauerstoffbrückensprengung
kommt. Dabei wird das Anion, welches mit dem Kation eingeführt
wurde, die freie Ecke eines der beiden getrennten Polyeder einnehmen und es entsteht ein vergrößerter
Hohlraum im Netzwerk, in dem das Kation Platz findet. Es wird davon ausgegangen,
dass sich die großen Kationen zufällig und homogen verteilt in das Netzwerk einbauen. Abbildung
3.1 zeigt die Anordnung der Atome in einem Natriumsilicatglas nach den Zachariasen
Kriterien.
Es ist bemerkenswert, dass die Zachariasen Kriterien, mehr als 70 Jahre nach ihrer Einführung,
noch immer Ausgangspunkt der meisten neueren Theorien bilden. Cooper hat dieses
1982 eindrucksvoll in einer Veröffentlichung formuliert [49]: „Zachariasen - the melody lingers
on“.
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