Vastestofchemie is de studie van vaste stoffen, al dan niet bestaand uit moleculen. De vastestofchemie houdt zich bezig met de synthese, structuur en de natuurkundige eigenschappen van vaste stoffen. Het veld heeft daardoor sterke raakvlakken met de Vastestof fysica, de mineralogie, kristallografie, de studie van keramiek, de metallurgie, thermodynamica, materiaalkunde en elektronica. Vastestofchemie is een vrij uiteenlopend gebied van onderzoek omdat vaste stoffen een vrij heterogene groep materialen zijn.
Deelgebieden
Het grootste deelgebied van de vastestofchemie houdt zich bezig met de studie van oxidische materialen. De halogeniden, chalcogeniden en pnictiden krijgen daarnaast naar verhouding maar weinig aandacht. Een apart en nog kleiner deelgebied is de studie van organische vaste stoffen. De aandacht voor deze ,eterialen wort vooral gestimuleerd door hun mogelijke toepassingen in de (bijvoorbeeld farmaceutische) industrie. De studie van polymeren wordt meestal niet tot de vastestofchemie gerekend maar tot een eigen gebied, de polymeerchemie, hoewel er zeker overeenkomsten met dit vakgebied zijn. De meeste onderzochte vaste stoffen zijn polykristallijne poeders of brokstukken, maar er is een verschuiving in de aandacht in de richting van amorfe, galsachtige of vloeibaar kristallijne materialen onderkenbaar in het vakgebied.
'Synthetische vastestofchemie
De synthetische methoden van de vastestofchemie zijn zo divers als de materialen zelf. De meest voorkoemnde methode wordt wel 'bakken' genoemd. Men verhit de uitgangsmaterialen in een oven. In het geval van oxdische materialen kan dat soms aan de open lucht gebeuren. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk koperoxiden te synthetiseren door het metaal in een oven op hoge temperatuur houden. Voor vele interessante materialen is het echter nodig de atmosfeer waarin dit gebeurt te controleren. Dit kan ofwel door een geschikt gas door de oven te leiden ofwel in een afgesloten ampul. Een veelgebruikte methode is om in een glazen buis een vernauwing (hals) aan te brengen en de uitgangsmaterialen (bijvoorbeeld elementair Cu en Se) in de juiste verhouding in te brengen. De buis wordt dan vacuüm gezogen en de hals met een gasbrander afgesmolten. De afgesloten ampul wordt in de oven gelegd en deze op een geschikte temperatuur gebracht en enige tijd, soms weken, op deze temperatuur gehouden. Na afloop wordt de buis afgekoeld en opengebroken. De inhoud -hopelijk een koperselenide in dit geval- wordt daarna geanalyseerd met de karakteriseringsmethoden die aan de vastestofchemie eigen zijn.
Op het 'bak'-thema zijn bijzonder veel variaties mogelijk:
- de flux-methode
- de gastransportmethode
- de Bridgeman-methode
- de Czochralski-methode
- de hydrothermale methode
Bij een deel van deze methodes is het doel niet slechts het synthetiseren van een nieuwe, liefst zuivere, verbinding maar het groeien van kristallen van deze verbinding. Indien namelijk een éénkristal voorhanden is, is de structuurbepaling van het materiaal een veel eenvoudiger zaak geworden. Vastestofkarakerisatie
Een veelgebruikte methode om vast te stellen welk materiaal er uit de synthese gekomen is, is de poederdiffractie meest met röntgenstraling. Poederdiffractiepatronen zijn een soort vingerafdruk van welke fase(n) er in het monster aanwezig zijn en er is een goor gegevensbestand beschikbaar om de vingerafdruk mee te vergelijken. Een andere veelgebruikte methode in thermische analyse zoals DTA of DSC. Deze techineken geven inzicht in de smeltpunten, overgangs punten en ontledingstemepraturen van het materiaal en geven daarmee een belangrijke aanwijzing over de te gebruiken synthese temperaturen. De eerste poging een nieuwe verbinding te maken geeft zelden het gewenste resultaat. Vaak vindt men een mengsel van al bekende materialen met wellicht ook iets nieuws. Dat laatste heeft dan vaak niet de ingewogen elementaire samenstelling en zo begint er een zoektocht naar de juiste synthetische procedure. Deze zoektocht loopt vaak uit op het vaststellen van een deel van het fasendiagram.
Als de nieuwe stof eenmaal in zuivere vorm beschikbaar is, wordt er meestal geprobeerd het (nieuwe!) poederdiffractiepatroon verder te interpreteren, eerst door het te indiceren, later door ofwel via het poeder, ofwel via een eenkristal (indien voorhanden) de structuur op te lossen.
Afhankelijk van de aard van het materiaal worden er vaak ook andere karakteriseringstechnieken ingezet, die sommigen eerder het terrein van de vastestoffysica zullen vinden, zoals meting van de elektrische eigenschappen (weerstand als functie van temperatuur, Hall-effect, XPS-metingen, optische karakterisatie
