Abschirmung ja, aber in Ma\u00dfen ist die L\u00f6sung f\u00fcr Supertetraeder. Ein Team aus der Chemie pr\u00e4sentiert ein Molek\u00fcl, das vereint, was als unvereinbar galt.
\nL\u00f6slichkeit und gutes opto-elektronisches Verhalten bei ein und demselben Molek\u00fcl lassen sich auch bei exotischen Verbindungen erreichen, bei denen man das bislang vergeblich versucht hat. Das zeigen Chemikerinnen und Chemiker aus Marburg und Karlsruhe in der Fachzeitschrift „Angewandte Chemie“ anhand von Clustermolek\u00fclen in Form von „Supertetraedern“.
\nChemische Verbindungen in Form von Dreieckspyramiden lassen sich ihrerseits wieder zu Super-Dreieckspyramiden stapeln – Fachleute sprechen von Supertetraedern.
\n„Diese Molek\u00fcle besitzen einzigartige Eigenschaften, sind aber in g\u00e4ngigen L\u00f6sungsmitteln h\u00e4ufig sehr schlecht l\u00f6slich“, erkl\u00e4rte Prof. Dr. Stefanie Dehnen von der Philipps-Universit\u00e4t. Sie ist eine der beiden Leitautoren des wissenschaftlichen Aufsatzes.
\nOb eine Substanz in einem bestimmten L\u00f6sungsmittel l\u00f6slich ist, h\u00e4ngt davon ab, ob sie aus geladenen Teilchen besteht wie aus Ionen oder aus neutralen Molek\u00fclen“, erg\u00e4nzte der zweite Leitautor Prof. Dr. Florian Weigend. Stoffe aus Ionen l\u00f6sen sich vorwiegend in polaren L\u00f6sungsmitteln wie Wasser. Unpolare Stoffe l\u00f6sen sich eher in unpolaren organischen L\u00f6sungsmitteln wie etwa in fl\u00fcssigen Kohlenwasserstoffen.
\nSupertetraeder mit besonders interessanten Eigenschaften bilden Salze, die sich nur in extrem polaren L\u00f6sungsmitteln l\u00f6sen, deren Aggressivit\u00e4t die Supertetraeder aber zerst\u00f6rt“, legt Dehnen dar. In weniger polaren L\u00f6sungsmitteln l\u00f6sen sie sich nur dann, wenn ihre Ladungen durch organische Gruppen abgeschirmt werden. „Solche Supertetraeder zeigen aber erheblich schlechtere opto-elektronische Eigenschaften, also ausgerechnet diejenigen Eigenschaften, die die Molek\u00fcle f\u00fcr technische Anwendungen interessant machen.
\nDer logische Weg, um diese Hindernisse zu \u00fcberwinden, best\u00fcnde in der Herstellung von Supertetraedern, die eine nur geringe Anzahl organischer Gruppen aufweisen: Deren Abschirmung sollte ausreichen, um die Verbindungen in g\u00e4ngigen organischen L\u00f6sungsmitteln zu l\u00f6sen, ohne jedoch das opto-elektronischen Verhalten zu beeintr\u00e4chtigen.
\n„Das zu l\u00f6sende Problem liegt also darin, einen entsprechenden synthetischen Ansatz f\u00fcr solche Zielverbindungen zu finden“, erl\u00e4uterte Dehnens Mitarbeiter Dr. Bertram Peters, der als Erstautor der Fachver\u00f6ffentlichung firmiert. Denn alle Versuche, zuerst Supratetrader herzustellen und die abschirmenden organischen Gruppen im Nachhinein hinzuzuf\u00fcgen, sind bislang gescheitert.
\nDas Team fand ein Verfahren, um die organischen Gruppen schon w\u00e4hrend der Bildung der Supratetraeder anzubringen. IIm Gegensatz zu verwandten Verbindungen, die keine organischen Gruppen enthalten, sind die erzeugten Supertetraeder tats\u00e4chlich in g\u00e4ngigen organischen L\u00f6sungsmitteln vollst\u00e4ndig l\u00f6slich.
\nUm zu beweisen, dass die Supertetraeder-Cluster in L\u00f6sung unversehrt bleiben, untersuchte das Forschungsteam die erzeugten Verbindungen mittels Kernspinresonanz- und Massenspektrometrie. Eine Kombination optischer Spektroskopie mit quantenchemischen Rechnungen best\u00e4tigte au\u00dferdem, dass die Clustermolek\u00fcle die erw\u00fcnschten physikalischen Eigenschaften aufweisen. „Insgesamt liefern die Ergebnisse eine einzigartige Perspektive f\u00fcr die Verwendung von l\u00f6slichen supertetraedrischen Clustern f\u00fcr opto-elektronische Anwendungen in der Zukunft“, schrieben die Autorinnen und Autoren.
\nDehnen lehrt Anorganische Chemie an der Philipps-Universit\u00e4t. Sie geh\u00f6rt dem Vorstand der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) als Vizepr\u00e4sidentin an. Weigend leitet die Abteilung f\u00fcr Angewandte Quantenchemie an der Philipps-Universit\u00e4t.
\nNeben den Arbeitsgruppen von Dehnen und Weigend beteiligte sich Fabian Mack vom Karlsruher Institut f\u00fcr Technologie an der Ver\u00f6ffentlichung. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat die zugrunde liegende wissenschaftliche Arbeit durch ihr Schwerpunktprogramm SPP 1708 gef\u00f6rdert.<\/p>\n
* pm: Philipps-Universit\u00e4t Marburg<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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