2
B‹CHER Angew. Chem. 2002, 114, Nr. 13 ¹ WILEY-VCH Verlag GmbH, 69451 Weinheim, Germany, 2002 0044-8249/02/11413-2525 $ 20.00+.50/0 2525 tionsvorg‰nge im Detail erˆrtert wer- den. In Kapitel 9 werden Spinecho-Ex- perimente wie das bekannte Hahn-Echo behandelt. Unter anderem werden Echo-Sequenzen behandelt, die unter dem Namen πRotary, Driven, Stimula- ten, Quadrupolar, Solid Magic Echo™ Eingang in die Literatur gefunden haben und als Bausteine in vielen Pulsprogram- men verwendet werden. Kenntnis dieser elementaren Konzepte ist die Voraus- setzung f¸r das Design neuer Pulsse- quenzen. Die Autoren behandeln dieses Thema auf beinahe 60 Seiten sehr um- fassend. Doppelresonanz-Techniken wie ENDOR, DNP, SEDOR und CP werden in Kapitel 10 abgehandelt. Diese Expe- rimente werden am Beispiel eines Drei- niveausystems und eines Vielniveau- systems erl‰utert. Schwerpunktm‰˚ig werden Doppelresonanzexperimente behandelt unter Ber¸cksichtigung elek- tronischer ‹berg‰nge. Das 11. Kapitel besch‰ftigt sich mit Multipulssequenzen und den Problemen der homonuclearen Entkopplung. Sequenzen wie CPMG, WAHUHA, LG und die Varianten MREV-8 und BR-24 werden vorgestellt. Eine Einf¸hrung in die Mehrquanten- Spektroskopie wird in Kapitel 12 gege- ben. Leider werden hier wichtige Me- thoden wie MQ-MAS- und πdouble quantum local field separated™-Spek- troskopie nicht besprochen. In Kapi- tel 13 werden die Grundlagen der zwei- dimensionalen Spektroskopie kurz er- l‰utert. Die Mˆglichkeit, das Prinzip der mag- netischen Kernresonanz in einem Quan- tencomputer zu nutzen, hat in letzter Zeit gro˚es Aufsehen erregt. Ein solcher Computer verwendet Quantenzust‰nde als Speicher, die als ‹berlagerungen mehrerer verschiedener Zahlen angese- hen werden kˆnnen. Nach Rechnungen mit diesen Quantenzust‰nden muss eine Dekonvolution durchgef¸hrt werden, um ein eindeutiges Ergebnis zu erhalten ; ein Quantencomputer hat das Potential, um vieles leistungsf‰higer zu sein als ein herkˆmmlicher Computer gleicher Grˆ- ˚e. Das Kapitel 14 besch‰ftigt sich inten- siv mit diesem Thema. Somit ist die Br¸cke zwischen Objekt-orientierter Computerprogrammierung und der Pro- grammierung von NMR-Impulssequen- zen geschlagen. Im letzten Kapitel wer- den analytische Rechenverfahren be- handelt, die f¸r eine quantitative Beschreibung jedes MR-Experiments unentbehrlich sind. Das Kapitel bietet Einblick in das Floquet-Verfahren, Stˆ- rungstheorie und die Prinzipien der Sekul‰rgl‰ttung. Dar¸ber hinaus enth‰lt das Buch eine knappe Einf¸hrung in Simulationspro- gramme zur Berechnung von MR-Ph‰- nomenen. Die entsprechende Software GAMMA und NMRMAT wird zusam- men mit einigen Anwendungsbeispielen auf der CD-ROM mitgeliefert. Dies ist meines Erachtens eine sehr schˆne Idee, denn bei vielen Festkˆrper-NMR-Expe- rimenten sind mehr oder weniger inten- sive Berechnungen notwendig, um die Spektren in einer Multispinumgebung richtig zu analysieren. Michael Mehring verˆffentlichte 1983 die 2. Auflage seines Buchs High Resolu- tion NMR in Solids (Springer), die mitt- lerweile leider vergriffen ist. Im Ver- gleich zu diesem Buch hat das vorlie- gende wesentliche Erweiterungen erfahren: So sind die Ausf¸hrungen ¸ber die quantenchemische Natur des Spins, die Relaxation, Spinechos und Quanten- computer auf der Basis von NMR weit- aus umfassender. Durch diese Aktuali- sierung ging allerdings der klare Aufbau des Inhalts, der das ‰ltere Buch aus- zeichnet, teilweise verloren. Au˚erdem wurde das Kapitel ¸ber magnetische Abschirmungstensoren, in dem Proble- me und Beispiele aus der Praxis zur Anisotropie chemischer Verschiebungen erˆrtert wurden, nicht in das neue Buch ¸bernommen. Weiterhin ist bedauerlich, dass Entwicklungen, die aus der Zeit nach 1983 stammen, mit Ausnahme des NMR-Quantencomputers nicht thema- tisiert wurden. Allgemein wird die Theo- rie zu sehr ¸berbetont, was die Erwar- tungen eines Lesers, der mehr an prak- tischen Anwendungen interessiert ist, entt‰uschen kˆnnte. Ein Kapitel oder Abschnitt ¸ber πRecoupling™-Ph‰nome- ne im Festkˆrper findet sich beispiels- weise nicht. Da die Ent- und R¸ckkopp- lung eng miteinander verbunden sind, h‰tte man dieses Thema im Kapitel 11, wo ¸ber die homonucleare Entkopplung berichtet wird, aufnehmen kˆnnen. Auch ein Kapitel ¸ber NMR-Anwen- dungen bei Polymeren und Biomolek¸- len fehlt leider. Wahrscheinlich ist es nicht mˆglich, alle interessanten The- men dieses Forschungsgebiets in nur einem Buch umfassend zu behandeln. Das Buch kann dennoch jedem emp- fohlen werden, der sich f¸r die physika- lischen Grundlagen der magnetischen Kernresonanz und Elektronenspinreso- nanz interessiert. Es sollte in der Biblio- thek eines jeden Wissenschaftlers, der sich mit NMR-Spektroskopie besch‰f- tigt, zu finden sein. Bernd Reif Institut f¸r Organische Chemie und Bochemie II der Technischen Universit‰t M¸nchen Structure and Bonding in Crystalli- ne Materials. Von Gregory S. Roh- rer. Cambridge University Press, Cambridge 2000. 539 S., Broschur 29.95 £.–ISBN 0-521-66379-2 Das vorliegende Lehrbuch n‰hert sich auf etwa 550 Seiten den Zusammenh‰n- gen von Struktur und Bindung in kri- stallinen Festkˆrpern an. Bewusst ist hier der Begriff πAnn‰herung™ verwen- det, denn angesichts des Themas und sp‰testens beim Lesen des Buches wird einem klar, dass der Umfang dieses Stoffgebiets nahezu grenzenlos ist. Eine Gesamtdarstellung k‰me somit eher der Quadratur des Kreises gleich. Dennoch wurde von Gregory Rohrer eine gute Arbeit geleistet, selbst in Anbetracht einiger Schwachstellen, die eine erste Auflage so mit sich bringt. Thema und Stoff des Buches entstam- men einem Vorlesungszyklus f¸r gra- duierte Studenten (Niveau von Diplo- manden und Doktoranden) im Bereich Materials Science and Engineering an der Carnegie Mellon University. Der Autor lehrt den Inhalt des Buches im Rahmen einer ein-semestrigen Veran- staltung mit etwa 52 Vorlesungsstunden. In seinem Vorwort stellt er explizit fest, dass es seine Absicht sei, die vorhande- nen B¸cher der Spezialliteratur ¸ber Kristallographie, Festkˆrperphysik und anorganische Strukturchemie in einer ansprechenden und f¸r Studierende n¸tzlichen Weise zusammenzuf¸gen. Dabei will er die vorhandene Literatur keineswegs ersetzen, sondern verwendet sie sogar durch entsprechende Verweise f¸r weiterf¸hrendes Lesen und vertie- fendes Arbeiten. Das Buch besteht aus 10 Kapiteln. In einer Einf¸hrung werden die elementar-

Buchbesprechung: Structure and Bonding in Crystalline Materials. Von Gregory S. Rohrer

Embed Size (px)

Citation preview

B‹CHER

Angew. Chem. 2002, 114, Nr. 13 ¹ WILEY-VCH Verlag GmbH, 69451 Weinheim, Germany, 2002 0044-8249/02/11413-2525 $ 20.00+.50/0 2525

tionsvorg‰nge im Detail erˆrtert wer-den. In Kapitel 9 werden Spinecho-Ex-perimente wie das bekannte Hahn-Echobehandelt. Unter anderem werdenEcho-Sequenzen behandelt, die unterdem Namen πRotary, Driven, Stimula-ten, Quadrupolar, Solid Magic Echo™Eingang in die Literatur gefunden habenund als Bausteine in vielen Pulsprogram-men verwendet werden. Kenntnis dieserelementaren Konzepte ist die Voraus-setzung f¸r das Design neuer Pulsse-quenzen. Die Autoren behandeln diesesThema auf beinahe 60 Seiten sehr um-fassend. Doppelresonanz-Techniken wieENDOR, DNP, SEDOR und CP werdenin Kapitel 10 abgehandelt. Diese Expe-rimente werden am Beispiel eines Drei-niveausystems und eines Vielniveau-systems erl‰utert. Schwerpunktm‰˚igwerden Doppelresonanzexperimentebehandelt unter Ber¸cksichtigung elek-tronischer ‹berg‰nge. Das 11. Kapitelbesch‰ftigt sich mit Multipulssequenzenund den Problemen der homonuclearenEntkopplung. Sequenzen wie CPMG,WAHUHA, LG und die VariantenMREV-8 und BR-24 werden vorgestellt.Eine Einf¸hrung in die Mehrquanten-Spektroskopie wird in Kapitel 12 gege-ben. Leider werden hier wichtige Me-thoden wie MQ-MAS- und πdoublequantum local field separated™-Spek-troskopie nicht besprochen. In Kapi-tel 13 werden die Grundlagen der zwei-dimensionalen Spektroskopie kurz er-l‰utert.

Die Mˆglichkeit, das Prinzip der mag-netischen Kernresonanz in einem Quan-tencomputer zu nutzen, hat in letzterZeit gro˚es Aufsehen erregt. Ein solcherComputer verwendet Quantenzust‰ndeals Speicher, die als ‹berlagerungenmehrerer verschiedener Zahlen angese-hen werden kˆnnen. Nach Rechnungenmit diesen Quantenzust‰nden muss eineDekonvolution durchgef¸hrt werden,um ein eindeutiges Ergebnis zu erhalten;ein Quantencomputer hat das Potential,um vieles leistungsf‰higer zu sein als einherkˆmmlicher Computer gleicher Grˆ-˚e. Das Kapitel 14 besch‰ftigt sich inten-siv mit diesem Thema. Somit ist dieBr¸cke zwischen Objekt-orientierterComputerprogrammierung und der Pro-grammierung von NMR-Impulssequen-zen geschlagen. Im letzten Kapitel wer-den analytische Rechenverfahren be-handelt, die f¸r eine quantitative

Beschreibung jedes MR-Experimentsunentbehrlich sind. Das Kapitel bietetEinblick in das Floquet-Verfahren, Stˆ-rungstheorie und die Prinzipien derSekul‰rgl‰ttung.

Dar¸ber hinaus enth‰lt das Buch eineknappe Einf¸hrung in Simulationspro-gramme zur Berechnung von MR-Ph‰-nomenen. Die entsprechende SoftwareGAMMA und NMRMAT wird zusam-men mit einigen Anwendungsbeispielenauf der CD-ROM mitgeliefert. Dies istmeines Erachtens eine sehr schˆne Idee,denn bei vielen Festkˆrper-NMR-Expe-rimenten sind mehr oder weniger inten-sive Berechnungen notwendig, um dieSpektren in einer Multispinumgebungrichtig zu analysieren.

Michael Mehring verˆffentlichte 1983die 2. Auflage seines BuchsHigh Resolu-tion NMR in Solids (Springer), die mitt-lerweile leider vergriffen ist. Im Ver-gleich zu diesem Buch hat das vorlie-gende wesentliche Erweiterungenerfahren: So sind die Ausf¸hrungen ¸berdie quantenchemische Natur des Spins,die Relaxation, Spinechos und Quanten-computer auf der Basis von NMR weit-aus umfassender. Durch diese Aktuali-sierung ging allerdings der klare Aufbaudes Inhalts, der das ‰ltere Buch aus-zeichnet, teilweise verloren. Au˚erdemwurde das Kapitel ¸ber magnetischeAbschirmungstensoren, in dem Proble-me und Beispiele aus der Praxis zurAnisotropie chemischer Verschiebungenerˆrtert wurden, nicht in das neue Buch¸bernommen. Weiterhin ist bedauerlich,dass Entwicklungen, die aus der Zeitnach 1983 stammen, mit Ausnahme desNMR-Quantencomputers nicht thema-tisiert wurden. Allgemein wird die Theo-rie zu sehr ¸berbetont, was die Erwar-tungen eines Lesers, der mehr an prak-tischen Anwendungen interessiert ist,entt‰uschen kˆnnte. Ein Kapitel oderAbschnitt ¸ber πRecoupling™-Ph‰nome-ne im Festkˆrper findet sich beispiels-weise nicht. Da die Ent- und R¸ckkopp-lung eng miteinander verbunden sind,h‰tte man dieses Thema im Kapitel 11,wo ¸ber die homonucleare Entkopplungberichtet wird, aufnehmen kˆnnen.Auch ein Kapitel ¸ber NMR-Anwen-dungen bei Polymeren und Biomolek¸-len fehlt leider. Wahrscheinlich ist esnicht mˆglich, alle interessanten The-men dieses Forschungsgebiets in nureinem Buch umfassend zu behandeln.

Das Buch kann dennoch jedem emp-fohlen werden, der sich f¸r die physika-lischen Grundlagen der magnetischenKernresonanz und Elektronenspinreso-nanz interessiert. Es sollte in der Biblio-thek eines jeden Wissenschaftlers, dersich mit NMR-Spektroskopie besch‰f-tigt, zu finden sein.

Bernd ReifInstitut f¸r Organische Chemie und

Bochemie IIder Technischen Universit‰t M¸nchen

Structure and Bonding in Crystalli-ne Materials. Von Gregory S. Roh-rer. Cambridge University Press,Cambridge 2000. 539 S., Broschur29.95 £.–ISBN 0-521-66379-2

Das vorliegende Lehrbuch n‰hert sichauf etwa 550 Seiten den Zusammenh‰n-gen von Struktur und Bindung in kri-stallinen Festkˆrpern an. Bewusst isthier der Begriff πAnn‰herung™ verwen-det, denn angesichts des Themas undsp‰testens beim Lesen des Buches wirdeinem klar, dass der Umfang diesesStoffgebiets nahezu grenzenlos ist. EineGesamtdarstellung k‰me somit eher derQuadratur des Kreises gleich. Dennochwurde von Gregory Rohrer eine guteArbeit geleistet, selbst in Anbetrachteiniger Schwachstellen, die eine ersteAuflage so mit sich bringt.

Thema und Stoff des Buches entstam-men einem Vorlesungszyklus f¸r gra-duierte Studenten (Niveau von Diplo-manden und Doktoranden) im BereichMaterials Science and Engineering ander Carnegie Mellon University. DerAutor lehrt den Inhalt des Buches imRahmen einer ein-semestrigen Veran-staltung mit etwa 52 Vorlesungsstunden.In seinem Vorwort stellt er explizit fest,dass es seine Absicht sei, die vorhande-nen B¸cher der Spezialliteratur ¸berKristallographie, Festkˆrperphysik undanorganische Strukturchemie in eineransprechenden und f¸r Studierenden¸tzlichen Weise zusammenzuf¸gen.Dabei will er die vorhandene Literaturkeineswegs ersetzen, sondern verwendetsie sogar durch entsprechende Verweisef¸r weiterf¸hrendes Lesen und vertie-fendes Arbeiten.

Das Buch besteht aus 10 Kapiteln. Ineiner Einf¸hrung werden die elementar-

B‹CHER

2526 ¹ WILEY-VCH Verlag GmbH, 69451 Weinheim, Germany, 2002 0044-8249/02/11413-2526 $ 20.00+.50/0 Angew. Chem. 2002, 114, Nr. 13

sten Begebenheiten, Konzepte undTrends im Periodensystem erkl‰rt. Da-nach wird in drei Kapiteln auf dieGrundlagen der Kristallographie einge-gangen. Ausgehend vom Bravais-Gitterwerden die Raumgruppen erl‰utert undletztendlich die grundlegenden Struktur-elemente (Packungen, F¸llung von Zwi-schengitterpl‰tzen, Klassifizierungssche-mata) sowie zahlreiche Strukturprototy-pen vorgestellt. An Ausf¸hrungen ¸berBeugungsmethoden schlie˚en sich vierKapitel ¸ber verschiedene Bindungsar-ten in Kristallen an, wobei (ungewˆhnli-cherweise) zuerst ¸ber die schw‰cheren,so genannten sekund‰ren Wechselwir-kungen berichtet wird. Daran anschlie-˚end werden die ionische, metallischeund kovalente Bindung behandelt. DerAufbau dieser Kapitel ¸ber Bindungenin Festkˆrpern ist jeweils gleich: derPh‰nomenologie folgt ein physikalischesModell, mit dem, wenn mˆglich, mess-bare Grˆ˚en ermittelt werden. Dasletzte Kapitel ist der Vorhersage vonStrukturen gewidmet. Ein ausf¸hrlicherAnhang mit speziellen Daten zu einzel-nen Kapiteln (Raumgruppen, Atom-formfaktoren, Ionenradien und weiterekristallographische Daten) schlie˚en dasBuch ab.

Am Ende eines jeden Kapitels stehenAufgaben (10 ± 30 an der Zahl) mit rechtunterschiedlichem Niveau, die den vor-gestellten Inhalt in ‹bungen vertiefenund zum besseren Verst‰ndnis beitra-gen. Zudem findet sich eine Liste vonLiteraturquellen, auf die bereits im Textverwiesen wird. Besonders hilfreich ist

hierbei die genaue Seitenangabe, die einausuferndes Suchen in den Quellen ver-hindert und dieses Buch als Prim‰rlite-ratur f¸r das Studium lesenswert macht.

Sicherlich bed¸rfen einige Diagram-me noch der ‹berarbeitung. W¸n-schenswert w‰re ein verbesserter Satzsowie ein einheitliches Schriftbild. Zu-dem benˆtigen die Kurvendiagrammeein koh‰rentes Layout, und in vielenF‰llen erkennt man den Export desDiagramms aus einer Vorlage mit nie-drigerer Auflˆsung. Seiner mˆglichenKompetenz als Referenzbuch abtr‰glichist das leider sehr kurz ausgefalleneStichwortverzeichnis. Hier sollte manunbedingt einen separaten Index derbeschriebenen Strukturen ausgliedernund das eigentliche Verzeichnis der be-sprochenen und verwendeten Begriffeerheblich ausweiten. Aber dies ist, zu-sammen mit den eher ‰sthetischen As-pekten des Druckbildes, kein gravieren-der Nachteil und kann zudem bei einerNeuauflage ohne wesentliche M¸henverbessert werden. Dann hat der Autorauch die Mˆglichkeit, in den Kapitelnzur Bindung bei der Berechnung derStabilit‰t von Strukturen ein wenig aus-f¸hrlicher auf den Begriff der Elektro-nenstruktur einzugehen. Hier mangelt esdem Buch doch an Aktualit‰t sowie ander Integration neuerer Forschungser-gebnisse. Gerade im Hinblick auf dasletzte Kapitel darf man sagen, dassmoderne quantentheoretische Metho-den den rein ph‰nomenologischen Kon-zepten von Miedema und anderenWissenschaftlern nunmehr eine solide

Grundlage bereitstellen und sogar Vor-stellungen entwickeln, die dar¸ber hi-naus gehen. Insbesondere bei der Ent-wicklung neuartiger Materialien sindsolche Konzepte vielmals f¸r das Ver-st‰ndnis unabdingbar.

Letztendlich entpuppt sich das Buchals reich an grundlegendem Wissen undInformationen. Obwohl der Autor dar-legt, dass sich der Inhalt dieses Buchesauch aus einem guten Dutzend anderersehr guter B¸cher ergibt (und dort wahr-scheinlich ausf¸hrlicher dargestelltwird), bietet sein Werk doch den Vorteil,dass es mit detaillierter Angabe derQuellen das Wesentliche ¸ber Strukturund Aufbau von Materialien in einemBuch vereint. Hier liegt ein nicht un-bedeutender Teil seiner St‰rke. Derkonzeptionelle und didaktische Aufbauder einzelnen Kapitel sollte Studieren-den sehr entgegenkommen und auchdem Lehrenden einen guten ‹berblick¸ber den zu vermittelnden Stoff geben.Die F¸lle von Strukturdaten, die zahl-reichen Tabellen und Tafeln verschiede-ner physikalischer Grˆ˚en im Text undim Anhang machen das Buch aber auchf¸r erfahrene Forscher sehr n¸tzlich.Insofern bietet es sich f¸r alle, die sichmit kristallinen Festkˆrpern im weite-sten Sinne besch‰ftigen, als n¸tzlichesund aktuelles Kompendium und somitals wertvoller Begleiter bei der Arbeitan.

Peter KrollInstitut f¸r Anorganische Chemie

der Technischen Hochschule Aachen