Als Hochentropie-Oxide (HEO) bezeichnet man komplexe Oxide, die fünf oder mehr verschiedene Metallkationen in gleicher Menge enthalten und eine einphasige Kristallstruktur aufweisen.KIT Presseinformation 113/2018: Unordnung kann Batterien stabilisieren, abgerufen am 29. Juni 2019. Je nach Zusammensetzung unterscheidet man Übergangsmetall-HEO (TM-HEO), Seltenerd-HEO (RE-HEO) und gemischte HEO (TM-RE-HEO). Die erste Veröffentlichung über HEOs erfolgte durch die Gruppe von Christina M. Rost et al. an der North Carolina State University im Jahr 2015.High Entropy Materials:, abgerufen am 29. Juni 2019.Christina M. Rost, Edward Sachet u. a.: Entropy-stabilized oxides. In: Nature Communications. 6, 2015, .
Eigenschaften Bei Hochentropie-Oxiden bilden die verschiedenen Metallkationen ein gemeinsames Kristallgitter aus, auch wenn die typischen Kristallstrukturen der einzelnen Elemente sich deutlich voneinander unterscheiden und die Kationen sich ohne erkennbare Ordnung auf die Positionen im Kristall verteilen.Ralf Witte, Abhishek Sarkar u. a.: High-entropy oxides: An emerging prospect for magnetic rare-earth transition metal perovskites. In: Physical Review Materials. 3, 2019, . Die Verbindungen weisen oft interessante und unerwartete Eigenschaften auf, wie zum Beispiel außergewöhnlich hohe Raumtemperatur Lithium-Ionen-Leitfähigkeiten für Festkörperelektrolyte in TM-HEO, sehr enge und maßgeschneiderte Bandlücken in RE-HEO und kolossale Dielektrizitätskonstanten in TM-HEO.Sarkar, A., Wang, Q., Schiele, A., Chellali, M. R., Bhattacharya, S. S., Wang, D., Brezesinski, T., Hahn, H., Velasco, L., Breitung, B., in High‐Entropy Oxides: Fundamental Aspects and Electrochemical Properties, Adv. Mater. 2019, 31, 1806236. Die besonderen Eigenschaften der HEO basieren auf Entropiestabilisierung, womit sie mit den bereits bekannteren Hoch-Entropie-Legierungen vergleichbar sind.
Eines der ersten untersuchten HEOs mit Kochsalzstruktur war die Verbindung (Co0,2Cu0,2Mg0,2Ni0,2Zn0,2)O. Später wurden auch Verbindungen mit einer Fluorit-, Perowskit- und Spinellstruktur untersucht.
Verwendung Hochentropie-Oxide sind Forschungsgegenstand für wiederaufladbare Batterien, um deren Speicherkapazität und Zyklenfestigkeit wesentlich zu verbessern.Qingsong Wang, Abhishek Sarkar u. a.: High entropy oxides as anode material for Li-ion battery applications: A practical approach. In: Electrochemistry Communications. 100, 2019, S. 121, .
Einzelnachweise
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