Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Forscher sorgen mit ungewöhnlicher Studie über Edelgase international für Aufmerksamkeit

26.06.2017

Gutachter bewerten Ergebnisse des Autorenteams aus Bremen, Leipzig, Wuppertal und den USA als wissenschaftlichen Durchbruch in der Grundlagenforschung. Weltweit führendes Fachjournal „Angewandte Chemie" publiziert Studie auf seiner Titelseite.

Reaktionen mit Edelgasen haben Chemiker seit je her fasziniert. Die Substanzen, die zum Beispiel als Leuchtmittel in Leuchtstoffröhren vorkommen, sind extrem träge in ihren chemischen Reaktionen – und damit „edel“.


Edelgase kommen zum Beispiel als Leuchtmittel in Leuchtstoffröhren vor.

Bild: Fotolia_133427200_thauwald-pictures


Ihre Studie bringt die Forscher auf das Titelblatt der aktuellen Print-Ausgabe des weltweit führenden Fachjournals "Angewandte Chemie"

Foto: "Angewandte Chemie"

Eine Studie in diesem Bereich der Grundlagenforschung sorgt in der Fachwelt zurzeit für Aufmerksamkeit. Unter Federführung der Universität Bremen ist es einem Forscherteam gelungen, eine Verbindung zwischen Edelgasen und einer negativ geladenen chemischen Substanz zu schaffen.

Negative Substanzen haben einen Elektronenüberschuss und sollten daher prinzipiell nicht mit Edelgasen reagieren. Mit Hilfe experimenteller und computergestützter Methoden konnten die Wissenschaftler der Universitäten Bremen und Leipzig, der Bergischen Universität Wuppertal und des US-amerikanischen Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) in Richland die Ursache für dieses bemerkenswerte Reaktionsverhalten der Anionen aufklären und ein neues chemisches Reaktionskonzept entwickeln.

Fachgutachter haben die Studie als wissenschaftlichen Durchbruch eingestuft. Sie bringt die Forscher auf das Titelblatt der aktuellen nationalen und internationalen Print-Ausgabe des weltweit angesehenen Fachjournals „Angewandte Chemie" (Nr. 27), die am heutigen 26. Juni 2017 erscheint.

Edelgase gar nicht so edel?

Die Forschungsergebnisse der Wissenschaftler standen zunächst im Widerspruch zur akzeptierten Lehrmeinung. Denn ein Edelgas kann höchstens durch eine chemische Substanz mit hohem Elektronenmangel gebunden werden, die dem Edelgas – trotz seiner Reaktionsträgheit – Elektronen entreißt. Die experimentellen Ergebnisse ließen aber keinen Zweifel zu:

Ein negativ geladener Borcluster – eine Verbindung mit Elektronenüberschuss, die das Halbmetall Bor enthält – hatte die Edelgase Krypton und Xenon gebunden. „Um dieses chemische Rätsel zu lösen, das völlig unserer Intuition widersprach, waren umfangreiche theoretische Untersuchungen mit modernsten computergestützten Methoden erforderlich“, sagt Markus Rohdenburg, Erstautor der Studie.

Er promoviert zurzeit an der Universität Bremen und hat an dem Projekt schon als Student mitgearbeitet. Dabei ist das Verständnis der Wissenschaftler von Edelgasen unkritisch. „Die Reaktion ist auf die besondere chemische Natur dieses negativen Borclusters zurückzuführen“, erklärt Professor Simon Grabowsky (Uni Bremen), der die Studie gemeinsam mit seinem ehemaligen Bremer Kollegen Dr. Jonas Warneke vom US-amerikanischen Pacific Northwest National Laboratory in Richland geleitet hat.

„Obwohl der Borcluster physikalisch ein negatives Teilchen ist, ist es chemisch quasi ein positives Teilchen.“ Diese außergewöhnliche Verknüpfung von physikalischen und chemischen Eigenschaften mache das Edelgasbinden unter diesen experimentellen Bedingungen erst möglich. Durch diese Erkenntnisse könnten mögliche praktische Anwendungen zum Beispiel in der Edelgasisolierung und Lagerung entwickelt werden.

Erfolgreiche Studie durch gute Kooperation

Um die Studie erfolgreich durchzuführen, nutzten die Wissenschaftler in Bremen, Leipzig, Wuppertal und Richland gegenseitig ihre jeweilige Expertise: Während die Forscher an der Universität Bremen und dem US-amerikanischen Pacific Northwest National Laboratory die grundlegende Idee entwickelten, erste Messungen und theoretische Untersuchungen machten, führten die Wissenschaftler der Universität Leipzig die Experimente zur Edelgasbindung und spektroskopische Messungen durch. Expertise in der Borclusterchemie brachte die Bergische Universität Wuppertal mit. Die chemische Synthese der in der Studie verwendeten Borcluster erfolgte dort.

Das Autorenteam im Überblick

An der Studie sind von der Universität Bremen die Wissenschaftler Markus Rohdenburg, Professor Simon Grabowsky, Dr. Tobias Borrmann, Dr. Vladimir Azov und Florian Klemiss beteiligt. Dr. Jonas Warneke hat an der Universität Bremen promoviert und forscht zurzeit am US-amerikanischen Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) in Washington. An der Universität Leipzig haben die Wissenschaftler Martin Mayer, Max Grellmann und Professor Knut R. Asmis an der Studie mitgearbeitet. Von der Bergischen Universität Wuppertal gehört Professor Carsten Jenne zum Autorenteam.

Der Fachartikel mit dem Titel „Superelektrophiles Verhalten eines Anions demonstriert durch spontane Bindung von Edelgasen an [B12Cl11]“ ist online bereits unter https://doi.org/10.1002/ange.201702237 nachzulesen (internationale Ausgabe: https://doi.org/10.1002/anie.201702237).

Weitere Informationen:

Universität Bremen
Fachbereich 2 – Biologie / Chemie
Institut für Angewandte und Physikalische Chemie
Markus Rohdenburg
Tel.: +49-421 218-63203
E-Mail: m.rohdenburg@uni-bremen.de

Weitere Informationen:

https://doi.org/10.1002/ange.201702237

Meike Mossig | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-bremen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas
19.09.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern
15.09.2017 | Max-Planck-Institut für Quantenoptik

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

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