Festkörpersynthese

Die Charakterisierung der Reaktionsgeschwindigkeit bei der Festphasensynthese ist von besonderer Bedeutung. Festphasenreaktionen müssen vollständig ablaufen, da die Möglichkeiten zur Reinigung der gebildeten Feststoffe stark eingeschränkt sind. Die Geschwindigkeit der Festphasenreaktion hängt von den Reaktionsbedingungen ab, darunter die strukturellen Eigenschaften, die Form und die Oberfläche der Reaktanten, die Diffusionsgeschwindigkeit sowie die thermodynamischen Eigenschaften im Zusammenhang mit der Keimbildung und der Reaktion. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Endprodukte werden durch die chemischen Ausgangsstoffe und die Herstellungsverfahren bestimmt.

Moderne Herstellungsverfahren für Festkörper beschränken sich nicht auf Varianten der Keramikmethode. Bei der Festkörpermetathese werden Reaktionen von Metallverbindungen durch eine Energiequelle (z. B. Flamme, Kugelmühle) initiiert und durch die bei der Bildung von Produkten und Nebenprodukten freigesetzte Wärme fortgesetzt. Sol-Gel-Verfahren nutzen eine konzentrierte oder kolloidale Lösung (das „Sol“), die nacheinander erhitzt, getrocknet und gealtert wird, um Gele, Beschichtungen und Nanomaterialien zu bilden. Solvothermische Verfahren beinhalten das Erhitzen von Lösungen in einem unter Druck stehenden, geschlossenen Gefäß auf Temperaturen oberhalb des Normalsiedepunkts des gewählten organischen Lösungsmittels; ist das Lösungsmittel Wasser, wird dies als hydrothermisches Verfahren bezeichnet. Viele Synthesemethoden, bei denen ein festes Material entsteht, wie beispielsweise Gasphasenabscheidungen, Interkalation, Einkristallzüchtung und die Synthese von Nanomaterialien, lassen sich der Festkörpersynthese zuordnen.