Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Molekulare Scharniere öffnen Pfade

03.03.2014

Austausch von Chloridionen gegen Bismutatome unter Strukturerhalt

Im Alltag nutzt man Ionenaustauscher z. B. zur Wasserentkalkung, indem Calciumionen gebunden und im Gegenzug Natriumionen freigesetzt werden; aber auch in der Technik werden Ionenaustauscher breit angewendet. Als Austauscher eignen sich Materialien mit großen spezifischen Oberflächen wie Harze, Zeolithe oder Schichtsilicate.


Ein Team der TU Dresden entdeckte jetzt den ungeöhnlichen Tausch von Chloridionen gegen Bismutatome in einem intermetallischen Netzwerk, was zu völlig neuen Materialeigenschaften führt.

(c) Wiley-VCH

Deutsche Wissenschaftler zeigen jetzt, dass auch kompakte, kristalline Strukturen intermetallischer Verbindungen, denen eigentlich die Diffusionswege für einen effizienten Stofftransport fehlen, Ionen austauschen können. In der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten sie über einen vollständigen Austausch der Chloridionen von Bi12Rh3Cl2-Kristallen durch Bismutatome.

Das Team der Technischen Universität Dresden um Michael Ruck wurde bei Forschungen an Subhalogeniden des Bismuts auf dieses unerwartete Phänomen aufmerksam. Subhalogenide sind Verbindungen, die gegenüber rein ionischen Metallhalogeniden weniger Halogenidionen aufweisen und damit Bereiche mit direkten Bindungen zwischen Metallatomen. Subhalogenide mit Bismut und Rhodium kennt man mit intermetallischen Teilstrukturen, deren Ausdehnung von Clustern bis hin zu dreidimensionalen Netzwerken variiert. Bei Bi12Rh3Cl2 liegen intermetallische Netzwerke aus kantenverknüpften [RhBi8]-Würfeln und quadratischen [RhBi8]–Antiprismen vor.

Plan der Forscher war es, die Halogenatome mit einer n-Butyllithium-Lösung unter milden Bedingungen „herauszuziehen“, ohne die intermetallischen Bereiche zu zerstören. Wie erhofft ließen sich die Chloridionen extrahieren, obwohl sie in den engen Kanälen des intermetallischen Netzwerkes fest eingeschlossen schienen. Noch überraschender war, dass die entstehenden Leerstellen in der Kristallstruktur durch Bismut-Atome aufgefüllt wurden. Sie stammen aus einer kaum wahrnehmbaren chemische Zersetzung der Kristalloberfläche. 

Das Produkt ist ein metastabiler Supraleiter der Zusammensetzung Bi12Rh3Bi2 mit der gleichen Struktur wie das Subchlorid. Während der Reaktion bleibt die Kristallmorphologie unverändert. „Die Transformation muss also auf einem effizienten Transport von Chloridionen aus dem und Bismutatomen in das Netzwerk beruhen“, so Ruck. Kristallographische Untersuchungen ergaben eine leichte Änderung der Torsionswinkel der [RhBi8]-Antiprismen. „Die Antiprismen wirken wie Scharniere im Netzwerk“, erläutert Ruck. „Durch zwischenzeitliche Winkeländerung öffnen sich breite Diffusionspfade parallel zu allen intermetallischen Strängen. Da sich die Diffusionswege kreuzen, resultiert ein dreidimensionales Transportsystem.“

Obwohl sich das intermetallische Netzwerk nur geringfügig ändert, unterscheiden sich die elektronischen Eigenschaften deutlich: Metallische Leitfähigkeit zeigt das Subchlorid nur entlang spezieller Richtungen, die durch nichtleitende Strukturteile isoliert sind. Bei der intermetallischen Verbindung sind die leitfähigen Stränge dagegen durch die zusätzlichen Bismut-Atome metallisch verbunden und untereinander elektrisch kontaktiert, sodass ein dreidimensionales Metall entsteht.

Angewandte Chemie: Presseinfo 07/2014

Autor: Michael Ruck, Technische Universität Dresden (Germany), http://www.cpfs.mpg.de/

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201309460

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany

Weitere Informationen:

http://presse.angewandte.de

Dr. Renate Hoer | GDCh

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers
28.04.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Forschungsteam entdeckt Mechanismus zur Aktivierung der Reproduktion bei Pflanzen
28.04.2017 | Universität Hamburg

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: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie