Magnesiumdiborid

Kristallstruktur
__ Mg     __ B
Allgemeines
Name	Magnesiumdiborid
Andere Namen	Magnesiumborid
Verhältnisformel	MgB2
CAS-Nummer	12007-25-9
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Kurzbeschreibung	geruchloses dunkelgraues bis schwarzes Pulver[1]
Eigenschaften
Molare Masse	45,93 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Schmelzpunkt	800 °C (Zersetzung)[1]
Löslichkeit	nahezu unlöslich in Wasser[1]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [1] Achtung H- und P-Sätze H: 302 P: 264​‐​270​‐​301+312​‐​330​‐​501 [1]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Magnesiumdiborid ist eine intermetallische Verbindung, welche die aktuell höchste Sprungtemperatur (39 K) unter den metallischen Supraleitern aufweist. Dies ist fast eine Verdoppelung zu dem bis dahin bekannten Spitzenreiter (Niobgermanium, Nb₃Ge, bei 23 K). Diese Eigenschaft wurde erst 2001 von dem japanischen Wissenschaftler Jun Akimitsu entdeckt, obwohl Magnesiumdiborid schon seit über 50 Jahren bekannt und einfach herzustellen ist (jedoch nicht in reiner Form).^[2][3]

Gewinnung und Darstellung

Bereits 1914 wurde über die Darstellung eines Magnesiumborid berichtet, das durch das Erhitzen von amorphem, fein verteiltem Bor mit Magnesium-Pulver bis zur Rotglut in einem Wasserstoff-Strom entstand. Die gleiche Verbindung wurde bei der Reaktion von Magnesium mit Bortrioxid neben Magnesiumoxid beobachtet.^[4]

Herstellung von reinem Magnesiumdiborid

Die Herstellung von reinem Magnesiumdiborid, wie es für Supraleiter benötigt wird, ist aufwendig. Da Magnesium bei 650 °C, Bor jedoch erst bei über 2000 °C schmilzt (dort ist Magnesium schon gasförmig), ist eine Herstellung von Magnesiumdiborid durch Einschmelzen nicht möglich. Stattdessen werden die beiden Ausgangsstoffe bei 900 °C zusammengebracht, also bei einer Temperatur, bei der Magnesium noch nicht siedet. Der dennoch auftretende Magnesiumdampf diffundiert in das Bor, wo sich leicht auslösbare Magnesiumdiborid-Kügelchen bilden. In einem ähnlichen Verfahren können dünne Drähte hergestellt werden.

Ebenfalls möglich ist die Abscheidung von Dünnschichten von Magnesiumdiborid durch Reaktion von Magnesiumdampf in einer Wasserstoffatmosphäre mit Diboran.^[5]

Eigenschaften

Magnesiumdiborid ist ein geruchloses dunkelgraues bis schwarzes Pulver.^[1] Untersuchungen zu Magnesiumdiborid wurden erstmals 1954 von Jones und March veröffentlicht. Dieses bislang metallreichste Magnesium-Borid (daneben sind bis zum jetzigen Zeitpunkt in der Literatur mit MgB₄, MgB₇, MgB₁₂ und MgB₂₀ vier weitere binäre Magnesiumboride bekannt) kristallisiert im Aluminiumdiborid-Typ in der Raumgruppe P6/mmm (Raumgruppen-Nr. 191)Vorlage:Raumgruppe/191 und den Gitterkonstanten a = 3,0834(3) Å und c = 3,522(2) Å. Dabei bilden die Boratome in der ab-Ebene ein graphitartiges Netz aus planaren kantenverknüpften Sechsringen, wobei die Magnesium-Atome sich jeweils ober- und unterhalb der Ringzentren befinden und die Bor-Atome trigonal prismatisch von diesen umgeben werden.^[4]

Literatur

• Paul Canfield, Sergey L. Bud'ko: Heiße Aussichten für Tieftemperatursupraleiter. In: Spektrum der Wissenschaft. Nr. 6, 2005, S. 56ff.
• Gunnar Moos: Zur Dynamik niederenergetischer Elektronen in metallischen Festkörpern. Dissertation, FU Berlin 2003 (Kapitel 5: Elektronendynamik in Magnesiumdiborid (PDF; 433 kB), urn:nbn:de:kobv:188-2003000435).

Einzelnachweise