Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ein Dutzend auf einen Streich: Grundprinzip für Legierungen entdeckt

12.11.2008
Molekulare Metallurgen verzinken und vergolden Atome
RUB-Forscher liefern Titelgeschichte der Angewandten Chemie

Als Hüttenleute, die ihre Stahlküche in der Nanowelt betreiben, entpuppen sich Chemiker um Prof. Dr. Roland A. Fischer (Fakultät für Chemie der RUB). Im Niemandsland zwischen Molekül und Metall haben sie eine neue Stoffklasse entdeckt.

Der Prototyp dieser neuen "Nanolegierungen" ist eine Verbindung aus einem zentralen Molybdän-Atom, das zwölf Zink-Atome an sich bindet. Das zwölfeckige Metallklümpchen, ein so genannter Ikosaeder, ist in Kohlenwasserstoffe eingekleidet und dadurch überraschend stabil.

Sein Bauprinzip ist auf viele Metallatome als Zentrum und auf andere Formen übertragbar, z.B. die eines Würfels. Auch sind die Zinkatome durch andere Metallatome austauschbar, sogar gegen Gold. Darüber berichten die Forscher zeitgleich in der Titelgeschichte von "Angewandte Chemie" und in Chemistry & Engineering News der American Chemical Society.

Verzinkte und vergoldete Metallatome

Gregorius Agricolas berühmtes Werk über das Bergbau- und Hüttenwesen aus dem Jahr 1556 umfasste das Wissen seiner Zeit über die Metallkunde. De re metallica wäre auch ein guter Titel für ein heutiges Chemie-Lehrbuch, sind doch vier Fünftel aller Elemente des Periodensystems Metalle. Zink ist ein besonders wichtiges Legierungsmetall. So besteht zum Beispiel Messing aus einer Mischung aus Kupfer und Zink. Auf der atomaren Ebene entspricht das "Legieren" der Bildung von Metallclustern, kleinen Klümpchen aus mehreren Metallatomen. Ein zentrales Metallatom bindet andere Metallatome an sich, so dass eine Struktur entsteht, die so viele Ecken wie ans zentrale Atom gebundene andere Atome hat. Je nach den Bindemöglichkeiten der Metallatome entstehen höhere Strukturen. "Besonders schön ist der 'Ikosaeder', ein 'Zwanzigflächner' aus lauter gleichseitigen Dreiecken mit zwölf Ecken", beschreibt Prof. Fischer. "Er ist der höchstsymmetrische, platonische Idealkörper." Genau diesen Bau hat das nun entdeckte Molekül, in dem ein Molybdänatom ein Dutzend Zinkatome festhält. Andere Metallatome, darunter Eisen, Nickel und Platin lassen sich genauso "molekular verzinken", ja sogar vergolden, wie die Forscher herausgefunden haben.

Molekulare Metallurgie

Der entdeckte Ikosaeder (Mo(ZnR)12) ist dem tetraedrischen Methan (CH4) eng verwandt: Die an das zentrale Molybdän-Atom gebundenen ZnR-Einheiten verhalten sich dem H-Atom im Methan analog. Die quantentheoretische Analyse von Prof. Dr. Gernot Frenking (Marburg) bestätigt, dass die radialen Bindungen zwischen Molybdän und Zink stark sind, wohingegen die peripheren Zink-Atome einander kaum binden. Daher kann das Zink gegen andere Metalle ausgetauscht werden, sogar gegen Gold. Das entspricht der Eigenschaft von Metallen Legierungen zu bilden. Für die Modellierung dieses Phänomens auf molekularer Ebene wurden jetzt leistungsfähige chemische Synthesemethoden gefunden. Die neuen Moleküle tragen zum besseren Verständnis der chemischen Bindungsverhältnisse zwischen Metallatomen bei und sind auch als Vorstufen für Katalysatoren interessant (SFB 558, Projekt B10; http://www.sfb558.de/).

Titelaufnahme

Thomas Cadenbach, Timo Bollermann, Christian Gemel, Israel Fernandez, Moritz von Hopffgarten, Gernot Frenking, Roland A. Fischer: Molekulare Ausschnitte von Mo/Zn-Hume-Rothery-Phasen: Synthese und Struktur von [{Mo(CO)4}4(Zn)6( -ZnCp*)4] / Zwölf Einelektronenliganden koordinieren an ein Metallzentrum: Struktur und Bindung von [Mo(ZnCH3)9(ZnCp*)3](Angew. Chem. 47/2008), DOI: 10.1002/ange.200890287, http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/fulltext/121501704/HTMLSTART

Chemical & Engineering News 5.11.2008, http://pubs.acs.org/cen/news/86/i45/8645notw7.html

Weitere Informationen

Prof. Dr. Roland A. Fischer, Lehrstuhl für Anorganische Chemie II, Fakultät für Chemie und Biochemie, Ruhr Universität Bochum, Tel.: 0234/32-24174, roland.fischer@rub.de

Prof. Dr. Gernot Frenking, Theoretische Chemie, Universität Marburg, Tel.: 06421/28-25563, frenking@staff.uni-marburg.de

Redaktion: Meike Drießen

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://pubs.acs.org/cen/news/86/i45/8645notw7.html
http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/fulltext/121501704/HTMLSTART
http://www.sfb558.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht „Spionieren“ der versteckten Geometrie komplexer Netzwerke mit Hilfe von Maschinenintelligenz
08.12.2017 | Technische Universität Dresden

nachricht Die Zukunft der grünen Gentechnik
08.12.2017 | Max-Planck-Institut für Biochemie

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: Stabile Quantenbits

Physiker aus Konstanz, Princeton und Maryland schaffen ein stabiles Quantengatter als Grundelement für den Quantencomputer

Meilenstein auf dem Weg zum Quantencomputer: Wissenschaftler der Universität Konstanz, der Princeton University sowie der University of Maryland entwickeln ein...

Im Focus: Realer Versuch statt virtuellem Experiment: Erfolgreiche Prüfung von Nanodrähten

Mit neuartigen Experimenten enträtseln Forscher des Helmholtz-Zentrums Geesthacht und der Technischen Universität Hamburg, warum winzige Metallstrukturen extrem fest sind

Ultraleichte und zugleich extrem feste Werkstoffe – poröse Nanomaterialien aus Metall versprechen hochinteressante Anwendungen unter anderem für künftige...

Im Focus: Geburtshelfer und Wegweiser für Photonen

Gezielt Photonen erzeugen und ihren Weg kontrollieren: Das sollte mit einem neuen Design gelingen, das Würzburger Physiker für optische Antennen erarbeitet haben.

Atome und Moleküle können dazu gebracht werden, Lichtteilchen (Photonen) auszusenden. Dieser Vorgang verläuft aber ohne äußeren Eingriff ineffizient und...

Im Focus: Towards data storage at the single molecule level

The miniaturization of the current technology of storage media is hindered by fundamental limits of quantum mechanics. A new approach consists in using so-called spin-crossover molecules as the smallest possible storage unit. Similar to normal hard drives, these special molecules can save information via their magnetic state. A research team from Kiel University has now managed to successfully place a new class of spin-crossover molecules onto a surface and to improve the molecule’s storage capacity. The storage density of conventional hard drives could therefore theoretically be increased by more than one hundred fold. The study has been published in the scientific journal Nano Letters.

Over the past few years, the building blocks of storage media have gotten ever smaller. But further miniaturization of the current technology is hindered by...

Im Focus: Successful Mechanical Testing of Nanowires

With innovative experiments, researchers at the Helmholtz-Zentrums Geesthacht and the Technical University Hamburg unravel why tiny metallic structures are extremely strong

Light-weight and simultaneously strong – porous metallic nanomaterials promise interesting applications as, for instance, for future aeroplanes with enhanced...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

Hohe Heilungschancen bei Lymphomen im Kindesalter

07.12.2017 | Veranstaltungen

Der Roboter im Pflegeheim – bald Wirklichkeit?

05.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Papstar entscheidet sich für tisoware

08.12.2017 | Unternehmensmeldung

Natürliches Radongas – zweithäufigste Ursache für Lungenkrebs

08.12.2017 | Unternehmensmeldung

„Spionieren“ der versteckten Geometrie komplexer Netzwerke mit Hilfe von Maschinenintelligenz

08.12.2017 | Biowissenschaften Chemie