Forschung

Die Forschungsinteressen der Gruppe von Constantin Hoch lassen sich unter einem gemeinsamen Aspekt zusammenfassen:

Polare metallische Phasen

Das bedeutet die Synthese und Charakterisierung von Verbindungen, in denen eine Bindungssituation auftritt, die zwischen der metallischen Bindung und der Ionenbindung liegt. Man spricht ganz analog dazu von einer "polaren kovalenten Bindung", wenn die Bindungssituation zwischen einer kovalenten und einer ionischen Bindung liegt.
Präparativ kann man prinzipiell auf zwei Wegen zu polaren metallischen Phasen kommen:
 • Reaktion eines salzartigen Edukts mit einem metallischen Edukt,
 • Reaktion zweier metallischer Edukte mit unterschiedlichen Elektronegativitäten

Der erste Weg liefert in der Regel Festkörper, in denen die Bereiche ionischer und metallischer Bindung räumlich voneinander getrennt vorliegen. Modellsysteme, die wir in diesem Zusammenhang neu herstellen und untersuchen sind Alkalimetall-Suboxometallate. Diese Verbindungen verhalten sich wie normale Metalle, besitzen aber einige Eigenschaften der enthaltenen Ionen (z. B. Paramagnetismus etc.)

Der zweite Weg kann in denjenigen Fällen, in denen die Elektronegativitätsdifferenz der Reaktionspartner besonders gut aufeinander abgestimmt ist, Festkörper hervorbringen, in denen die elektropositiven Bindungspartner Kationen bilden, die in ein Netzwerk mit nicht lokalisierter negativer Ladung des elektropositiveren Bindungspartners eingebettet sind. Insgesamt haben diese Verbindungen das typische Verhalten "schlechter" Metalle. Typische Modellsysteme hierfür sind die von uns untersuchten quecksilberreichen Amalgame unedler Metalle. Die empfindlichen Substanzen sind durch isotherme Elektrolyse von Salzlösungen in polaren aprotischen Lösungsmitteln an einer Hg-Kathode zugänglich.

Weitere Beispiele für ionische Strukturen, die als metallisches Merkmal die Leitfähigkeit zeigen, sind Ionenleiter, insbesondere solche, in denen Lithium-Kationen die Leitfähigkeit erzeugen. Einem neuen, generischen Konzept folgend, das auf den klassischen Kriterien von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen basiert, extrahieren wir aus dem riesigen Fundus der bekannten Festkörperstrukturen Kandidaten, die für eine zukünftige Anwendung potentiell geeignet erscheinen und untersuchen diese bereits vorhandenen sowie auch selbst entwickelte Materialien auf eine Eignung als Kathodenwerkstoffe in verbesserten Lithium-Ionen-Akkumulatoren und Supercaps. Ziel ist es, die jeweiligen Eigenschaften von Batterien (hohe Lagerstabilität) und Kondensatoren (schnelle Lade- und Entladezeiten) zu kombinieren.