Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

RESOLV: Wassereis macht kurzlebiges Molekül haltbar

10.02.2015

Bochumer Forscher testen effektive neue Methode
Ein Molekül für das Lehrbuch

Als „Antiaromaten“ bezeichnen Chemiker eine Art von Ringmolekülen, die extrem instabil sind – das Gegenstück zu den sehr stabilen aromatischen Molekülen. Weil sie nur Bruchteile von Sekunden existieren, braucht man extrem aufwendige, ultraschnelle Verfahren um sie nachzuweisen.


Die Abbildung zeigt das Fluorenylkation in Wasser bei 3 K. Das Bild wurde auf der Basis von QM/MM Molekulardynamiksimulationen erstellt.

RUB, Lehrstuhl Sander

Forschern des Exzellenzclusters RESOLV an der Ruhr-Universität Bochum ist es jetzt mit Kollegen des Max Planck Instituts für Kohlenforschung in Mülheim gelungen, das antiaromatische Fluorenylkation bei extrem tiefen Temperaturen in Wassereis zu fixieren. So konnten sie es erstmals spektroskopisch untersuchen.

Sie berichten in „Angewandte Chemie“.

Grundlegendes Konzept lässt sich nicht untersuchen

Das Konzept der „Aromatizität“ ist von grundlegender Bedeutung für die Chemie und in jedem Lehrbuch und in jeder Einführungsvorlesung der Organischen Chemie zu finden. Als „aromatisch“ werden ungesättigte Ringmoleküle bezeichnet, die erheblich stabiler sind als erwartet.

Der Name Aromat bezieht sich auf den Geruch der ersten entdeckten aromatischen Verbindungen und steckt z. B. auch im Markennamen ARAL = Aromaten und Aliphaten. Das theoretische Konzept der „Aromatizität“ wurde dadurch untermauert, dass es auch den umgekehrten Effekt gibt: die „Antiaromatizität“, die zu einer Destabilisierung von Molekülen führt. „Das Problem an diesem Konzept ist, dass Antiaromaten, wie von der Theorie gefordert, sehr instabil sind und sich nicht ohne weiteres herstellen und untersuchen lassen“, erklärt Prof. Dr. Wolfram Sander von RESOLV.

Konzeptionell verblüffend einfach

Im Rahmen des Exzellenzclusters haben Sander und Kollegen nun untersucht, wie sich geladene, hoch reaktive Moleküle mit Wasser als Lösungsmittel bei extrem tiefen Temperaturen stabilisieren lassen. Eine experimentelle Arbeitsgruppe der Fakultät für Chemie und Biochemie der RUB konnte zusammen mit einer Theoriegruppe vom MPI für Kohlenforschung in Mülheim das lange gesuchte antiaromatische Fluorenylkation isolieren, ein Prototyp des Konzepts Antiaromatizität.

Dazu hüllten sie dieses Molekül bei extrem tiefen Temperaturen von drei Kelvin – nur drei Grad Celsius oberhalb des absoluten Temperaturnullpunkts – in Wasser ein. „Unter diesen Bedingungen ist dieses Molekül völlig stabil und lässt sich spektroskopisch untersuchen“, erläutert Wolfram Sander das Ergebnis. Bei Raumtemperatur dagegen zeigt es seine extreme Instabilität: In nur fünf Picosekunden (fünf billionstel Sekunden) ist es verschwunden. „Das ist eine Zeitspanne, in der selbst das Licht nur 1,5 Millimeter weit kommt“, verdeutlicht der Forscher. „Dies zeigt sehr schön, wie effektiv die konzeptionell verblüffend einfache neue Methode zur Stabilisierung von Molekülen funktioniert.“

Titelaufnahme

Paolo Costa, Iris Trosien, Miguel Fernandez-Oliva, Elsa Sanchez-Garcia and Wolfram Sander: The Fluorenyl Cation. In: Angewandte Chemie, DOI: 10.1002/ange.201411234, http://onlinelibrary.wiley.com/journal/10.1002/%28ISSN%291521-3757/earlyview

Weitere Informationen

Prof. Dr. Wolfram Sander, Lehrstuhl für Organische Chemie II der Ruhr-Universität, 44780 Bochum, Tel.0234/32-24593, wolfram.sander@rub.de, http://www.ruhr-uni-bochum.de/oc2/

Meike Drießen | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neue Materialchemie für Hochleistungsbatterien
19.09.2017 | Technische Universität Berlin

nachricht Zentraler Schalter der Immunabwehr gefunden
19.09.2017 | Medizinische Hochschule Hannover

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: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Im Focus: Quantensensoren entschlüsseln magnetische Ordnung in neuartigem Halbleitermaterial

Physiker konnte erstmals eine spiralförmige magnetische Ordnung in einem multiferroischen Material abbilden. Diese gelten als vielversprechende Kandidaten für zukünftige Datenspeicher. Der Nachweis gelang den Forschern mit selbst entwickelten Quantensensoren, die elektromagnetische Felder im Nanometerbereich analysieren können und an der Universität Basel entwickelt wurden. Die Ergebnisse von Wissenschaftlern des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel sowie der Universität Montpellier und Forschern der Universität Paris-Saclay wurden in der Zeitschrift «Nature» veröffentlicht.

Multiferroika sind Materialien, die gleichzeitig auf elektrische wie auch auf magnetische Felder reagieren. Die beiden Eigenschaften kommen für gewöhnlich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

»Laser in Composites Symposium« in Aachen – von der Wissenschaft in die Anwendung

19.09.2017 | Veranstaltungen

Biowissenschaftler tauschen neue Erkenntnisse über molekulare Gen-Schalter aus

19.09.2017 | Veranstaltungen

Zwei Grad wärmer – und dann?

19.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

»Laser in Composites Symposium« in Aachen – von der Wissenschaft in die Anwendung

19.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Zentraler Schalter der Immunabwehr gefunden

19.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Materialchemie für Hochleistungsbatterien

19.09.2017 | Biowissenschaften Chemie