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Stabilität von Borolen stark gesteigert

05.08.2015

Für die Photovoltaik oder für Leuchtdioden könnten Borole eine hoch interessante Materialklasse sein – wären sie nicht so extrem instabil. Würzburger Chemiker haben ihnen jetzt einen sehr guten Stabilisator verpasst.

Borole sind borhaltige Moleküle, die mit großer Kraft Elektronen an sich ziehen. Damit eignen sie sich sehr gut für Materialien, die in der Photovoltaik oder bei OLEDs, organischen Leuchtdioden, weitere Verbesserungen bringen könnten. Doch bislang haben Borole einen großen Nachteil: Sie sind extrem instabil und zerfallen praktisch sofort, wenn sie mit Wasser oder Sauerstoff in Kontakt kommen.


Fluorhaltige Anhängsel geben Borolen eine deutlich höhere Stabilität. F steht für Fluor, B für Bor und C für Kohlenstoff.

(Bild: Todd Marder)

Chemikern der Universität Würzburg ist jetzt ein deutlicher Fortschritt gelungen: Todd Marder und seine Kollegen am Institut für Anorganische Chemie haben es geschafft, Borol-Moleküle deutlich zu stabilisieren – durch das Anfügen einer sogenannten Fluoromesityl-Gruppe. Dadurch werden die ansonsten sehr empfindlichen Borole etwa 600 Mal widerstandsfähiger gegen Wasser: Sie halten dann zehn bis zwölf Stunden lang durch, während sie ansonsten schon nach spätestens einer Minute zerfallen. Ihr „Elektronen-Hunger“ bleibt komplett erhalten.

Als nächstes soll die Robustheit der neuen Moleküle weiteren Tests unterzogen werden. Die Fluoromesityl-Borole haben sich als hitzestabil und leicht verdampfbar erwiesen. Darum wollen die Würzburger Chemiker nun untersuchen, ob die neuartigen Borole sich in hauchdünnen Schichten auf Trägermaterialien aufdampfen lassen. Das wäre eine wichtige Voraussetzung für technologische Anwendungen. Außerdem suchen die Wissenschaftler nach anderen Molekül-Anhängseln, mit denen sich Borole vielleicht noch besser stabilisieren lassen.

“Taming the beast: fluoromesityl groups induce a dramatic stability enhancement in boroles”, Zuolun Zhang, Robert M. Edkins, Martin Haehnel, Marius Wehner, Antonius Eichhorn, Lisa Mailänder, Michael Meier, Johannes Brand, Franziska Brede, Klaus Müller-Buschbaum, Holger Braunschweig, and Todd B. Marder. Chemical Science, published online 13 July 2015, DOI: 10.1039/C5SC02205C

Großer Kooperationsgeist in der Chemie

Diese Ergebnisse hat Todd Marders Team mit den Arbeitsgruppen von Holger Braunschweig und Klaus-Müller Buschbaum im Fachblatt „Chemical Science“ publiziert. Die gemeinsame Forschung an den Borolen sei von einem großen Kooperationsgeist geprägt, und das gelte generell für die Atmosphäre am Würzburger Institut, sagt Marder. Der US-Amerikaner forscht und lehrt seit 2012 in Würzburg; davor war er 15 Jahre lang Lehrstuhlinhaber an der Universität Durham in England.

Starke internationale Vernetzung

Charakteristisch für die Würzburger Chemie sei auch ihre sehr gute internationale Vernetzung: „Wir bemühen uns hier alle darum, ausgezeichnete Wissenschaftler aus aller Welt nach Würzburg zu holen.“ Die Alexander-von-Humboldt-Stiftung unterstütze dieses Ziel in herausragender Weise mit ihren großzügigen Förderprogrammen für Postdocs. Auch die beiden Erstautoren der Publikation in „Chemical Science“, Zuolun Zhang aus China und Robert M. Edkins aus England, kamen als Humboldt-Stipendiaten nach Würzburg.

„Science“ bat um einen Kommentar

Als Humboldt-Stipendiat aus Indien kam Shubhankar Kumar Bose, der als Postdoc an der Uni Würzburg geblieben ist. Er hat erst vor kurzem mit Todd Marder einen Kommentar für „Science“ geschrieben: Als Experten auf den Gebieten Bor-Chemie und Bor-Katalyse waren die beiden von dem Top-Magazin eingeladen worden, die Arbeit eines kanadischen Chemikers zu bewerten („A leap ahead for activating C-H bonds“, 31. Juli 2015, Science Vol. 349 Issue 6247, p 473-474). Auch dieses Beispiel zeigt das international hohe Ansehen, das die Würzburger Chemie genießt.

Top-Platzierung im Shanghai-Ranking

Entsprechend gut schneidet die Chemie im renommierten Shanghai-Ranking („Academic Ranking of Universities Worldwide”) der Jiao-Tong-Universität ab – und das seit vielen Jahren. Für 2014 belegte sie unter den mehr als 1.200 untersuchten Universitäten Rang 30; im deutschlandweiten Vergleich bedeutet das Platz zwei. Das Shanghai-Ranking bewertet die Forschungsleistung von Hochschulen nach verschiedenen Parametern.

Kontakt

Prof. Dr. Todd Marder, Institut für Anorganische Chemie, Universität Würzburg, T (0931) 31-85514, todd.marder@uni-wuerzburg.de

Robert Emmerich | idw - Informationsdienst Wissenschaft

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