Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Äußerst selten, aber mehrfach positiv

19.10.2015

Wissenschaftler isolieren erstmals eine Anhäufung von mehreren Metallatomen und entdecken das „Bermuda-Cluster“

Durch die passende Kombination von einfach negativ geladenen Anionen und neutralen Liganden, einer Art molekularem Stützkorsett, ist es Dr. Martin R. Lichtenthaler aus dem Arbeitskreis von Prof. Dr. Ingo Krossing gelungen, erstmals äußerst seltene und mehrfach positiv geladene kationische Indium-Clusterverbindungen zu isolieren.


Einzig das Metal (Indium oder Gallium) entscheidet, welcher Reaktionsweg eingeschlagen wird. Foto: nmcandre/Fotolia

Diese Anhäufung mehrerer Atome stellt einen wichtigen Beitrag für das grundlegende Verständnis der Wechselwirkung von Metallatomen auf dem Weg vom isolierten Atom zum Nanopartikel und schließlich zum klassischen Metall dar. Die Ergebnisse hat das Team nun in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht.

75 Prozent der chemischen Elemente sind Metalle. Diese können elementar sein, also ausschließlich aus elektrisch leitenden Metallatomen bestehen. Oder sie liegen als Metall-Komplexverbindung vor, indem ein Metallatom von einer bestimmten Anzahl anderer in Liganden gebundener Atome umgeben ist. Für einen fließenden Übergang zwischen diesen beiden Extremen sorgen Metall-Clusterverbindungen: große Moleküle mit zwei oder mehr direkt miteinander verknüpften Metallatomen, die häufig negativ oder neutral geladen sind, doch sehr selten positiv.

Die Freiburger Wissenschaftler isolierten nun erstmals kationische Indium-Clusterverbindungen mit drei bis vier Indium-Metallatomen. Der Schlüssel zum Erfolg waren schwach koordinierende Anionen. Das sind voluminöse, einfach negativ geladene Anionen, die mit den positiv geladenen Kationen kaum in Wechselwirkung treten. Die Forscher kombinierten diese Anionen mit Chelat-Liganden, die jedes Metallatom in der Clusterverbindung von mindestens zwei Positionen aus umschließen.

Die Ergebnisse haben das Team überrascht, da die mehrfach positiv geladenen Verbindungen aufgrund der ausgeprägten Abstoßung gleichnamig geladener Teilchen eigentlich „explodieren“ sollten. „Ich hätte nie gedacht, dass solch kuriose Clusterverbindungen zugänglich sind“, sagt Krossing. „Aufgrund der dreieckigen Struktur bezeichnen wir die neuen Verbindungen als Bermuda-Cluster.“

Analoge Versuche mit Gallium, dem leichteren „Verwandten“ des Indiums, führten zu anderen Ergebnissen: Gallium bildet unter vergleichbaren Bedingungen keine Clusterverbindungen, sondern einen ungewöhnlichen, zweifach positiv geladenen Metallkomplex. In einer Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Stefan Weber wiesen die Forscher bei der hochreaktiven Gallium-Komplexverbindung so genannten Paramagnetismus nach, also ungepaarte Elektronen.

„Für uns ist das ein klarer Befund, dass das Gallium-Atom an der elektronischen Struktur der eingesetzten Liganden nicht unschuldig ist“, sagt Krossing. Die Wissenschaftler sind überzeugt, dass dieser Ansatz eine neue und allgemein anwendbare Route gerade zu den seltenen positiv geladenen Clusterverbindungen aufzeigt, sofern Metallatome und Liganden passend aufeinander abgestimmt werden.

Ingo Krossing hat die Professur für Molekül- und Koordinationschemie am Institut für Anorganische und Analytische Chemie der Universität Freiburg inne. Seine Forschungsschwerpunkte reichen von der Synthese, Charakterisierung und Anwendung ionischer Systeme bis hin zur Entwicklung neuer fundamentaler Konzepte für absolute Brønsted-Aciditäts- und Redoxskalen.

Martin R. Lichtenthaler hat in Krossings Arbeitsgruppe zu einwertigen Gallium-Salzen und deren Anwendung als Katalysatoren in der Olefin-Polymerisation promoviert. Stefan Weber ist Inhaber der Professur für Physikalische Chemie mit dem Schwerpunkt Magnetische Resonanz an der Universität Freiburg. Er entwickelt neue Methoden, um mit der Elektronenspinresonanz und der Kernspinresonanz Fragen aus der Chemie, den Lebens- und den Materialwissenschaften zu beantworten.

Originalpublikation:
Martin R. Lichtenthaler, Florian Stahl, Daniel Kratzert, Lorenz Heidinger, Erik Schleicher, Julian Hamann, Daniel Himmel, Stefan Weber, Ingo Krossing (2015): Cationic Cluster Formation vs. Disproportionation of Low Valent Indium and Gallium Complexes of 2,2’ Bipyridine. In: Nature Communications. doi: 10.1038/ncomms9288


Kontakt:

Prof. Dr. Ingo Krossing
Institut für Anorganische und Analytische Chemie
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-6122
E-Mail: krossing@uni-freiburg.de

Rudolf-Werner Dreier | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau
Weitere Informationen:
https://www.pr.uni-freiburg.de/pm/2015/pm.2015-10-19.151

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Adenoviren binden gezielt an Strukturen auf Tumorzellen
23.04.2018 | Eberhard Karls Universität Tübingen

nachricht Software mit Grips
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt am Main

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Im Focus: Metalle verbinden ohne Schweißen

Kieler Prototyp für neue Verbindungstechnik wird auf Hannover Messe präsentiert

Schweißen ist noch immer die Standardtechnik, um Metalle miteinander zu verbinden. Doch das aufwändige Verfahren unter hohen Temperaturen ist nicht überall...

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Moleküle brillant beleuchtet

23.04.2018 | Physik Astronomie

Sauber und effizient - Fraunhofer ISE präsentiert Wasserstofftechnologien auf Hannover Messe

23.04.2018 | HANNOVER MESSE

Fraunhofer IMWS entwickelt biobasierte Faser-Kunststoff-Verbunde für Leichtbau-Anwendungen

23.04.2018 | Materialwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics