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Ein besonderes Geschenk machen Prof. Dr. Matthias Drieß und seine Studierenden vor allem Materialwissenschaftlern: Dadurch, dass sie schwere Hauptgruppenelemente in eine molekulare Schutzhülle verpacken, verleihen sie den Molekülen phantastische physikalische Eigenschaften.
Bochum, 19.12.2000
Nr. 365
"Molekulares Lego" durch die richtige Verpackung
Otto-Klung-Preis würdigt Chemie in Christo-Manier
Bahnbrechende Erkenntnisse über schwere Elemente
Ein besonderes Geschenk machen Prof. Dr. Matthias Drieß (Lehrstuhl für Anorganische Chemie I) und seine Studierenden vor allem Materialwissenschaftlern: Dadurch, dass sie schwere Hauptgruppenelemente in eine molekulare Schutzhülle verpacken, verleihen sie den Molekülen phantastische physikalische Eigenschaften. Sie sind extrem farbig, zum Teil magnetisch und zersetzen sich bei Erhitzung zu neuartigen Feststoffen. Drieß wurde nun mit dem mit 30.000 DM dotierten "Otto-Klung-Preis für Chemie" ausgezeichnet - für seine Arbeit auf dem Gebiet der "strukturellen Charakterisierung von molekularen, metallreichen Clustern wie dem ersten Tetranatrium-Dikation und der Synthese eines planaren Phosphoniumions mit anti-van`t Hoff-LeBel Konfiguration."
Doppelt genäht hält (manchmal) nicht besser
Die Anorganische Molekülchemie geht davon aus, dass materielle Objekte aus charakteristischen Bausteinen (Modulen) zusammengesetzt sind, deren physikalische und chemische Eigenschaften wie Aggregatzustand, Farbe und Reaktivität, sich bereits drastisch verändern, sobald sie anders miteinander verknüpft werden. Ähnlich wie ein Maler seine Farben oder ein Schriftsteller Buchstaben zu neuen Gebilden zusammensetzt, basteln Chemiker aus solchen Bausteinen Moleküle. Bisher stießen sie dabei jedoch immer wieder an unüberwindliche Grenzen. Die leichten Elemente Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff, die zusammen die grundlegenden Bausteine der belebten Materie (Organischen Chemie und Biochemie) ausmachen, lassen sich zwar recht einfach zu Molekülen mit möglichst maßgeschneiderten Eigenschaften verbinden; für die reaktiveren, schweren Elemente der anorganischen Chemie war das aber kaum oder gar nicht realisierbar. Schuld daran sind die Bindungsverhältnisse: Schwere Elemente haben viel mehr Elektronen und dadurch mehr Reaktionsmöglichkeiten, so dass man ihr Verhalten nicht so leicht durchschauen kann. So sind Kohlenstoff-Kohlenstoff Doppelbindungen z. B. fester als Einfachbindungen. Beim Silicium ist das aber genau umgekehrt - doppelt genäht hält hier eben nicht besser.
Eingepacktes reagiert anders
Die Drieß-Arbeitsgruppe hat nun einen wesentlichen Teil dieser Probleme überwunden. Sie hat gezeigt, dass mit den schweren Hauptgruppen-Elementen Natrium, Silicium und Phosphor dennoch eine modulare Molekülchemie mit ungewöhnlichen Verknüpfungsmustern gelingen kann. Die Grundidee dabei ist einfach: Die Chemiker steuern Reaktionen mit diesen Elementen in Christo-Manier durch Einpacken der beteiligten Atome. Auch die Natur packt schwere Elemente wie Magnesium, Eisen und Selen - die für viele enzymatische Reaktionen unverzichtbar sind - in eine molekulare Schutzhülle, so dass Moleküle von außen sich nur in einer ganz bestimmten Art und Weise an das 'reaktive Zentrum' annähern können und somit auch nur auf bestimmte Art damit reagieren. Durch die ungewöhnlichen Bindungsverhältnisse, die Drieß und seine Mitarbeiter den Elementen aufzwingen, beeinflussen sie deren physikalische Eigenschaften. Ein Beispiel: Der als Werkstoff vielversprechende Festkörper C3P4 ist eine Substanz aus einem Netzwerk von Kohlenstoff- und Phosphoratomen, die niemand bisher herstellen konnte. Und das obwohl man ihren nächsten Verwandten C3N4, der ein wichtiger Grundstoff für Halbleiter und Keramiken ist, schon lange kennt. Der chemische Trick, C3P4 aus Reaktionen mit in einem acetylenartigen (kohlenstoffreichen) Netzwerk eingepacktem Phosphor zu erhalten, liegt nun greifbar nahe. Ein nettes Geschenk für Werkstoffwissenschaftler (nicht nur zur Weihnachtszeit): Das Einpacken macht Spaß, das Auspacken ist noch schöner.
Weitere Informationen
Prof. Dr. Matthias Drieß, Lehrstuhl für Anorganische Chemie I, Fakultät für Chemie der Ruhr-Universität, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-28152, Fax: 0234/32-14-378, Email: matthias.driess@ac1.ruhr-uni-bochum.de
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Biologie, Chemie, Werkstoffwissenschaften
überregional
Forschungsergebnisse
Deutsch
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