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Entgegen ihrer klassischen Domäne, aus unterschiedlichen Stoffen neue Verbindungen entstehen zu lassen, formen Chemiker jetzt aus nur einer Molekülsorte Materialien mit völlig verschiedenen Eigenschaften. Über ihre Forschung berichten sie im aktuellen Sonderheft des RUB-Wissenschaftsmagazins ChemieRUBIN, das ab sofort erhältlich ist.
Bochum, 08.12.2003
Nr. 377
Ein Molekül - und viele Eigenschaften
Das Beispiel: Methanolsynthese-Katalysator jetzt 1000fach aktiver
RUBIN-Sonderheft erschienen: RUB-Chemiker berichten
Entgegen ihrer klassischen Domäne, aus unterschiedlichen Stoffen neue Verbindungen entstehen zu lassen, formen Chemiker jetzt aus nur einer Molekülsorte Materialien mit völlig verschiedenen Eigenschaften. Wie sie dafür Multiple Moleküle mit "chemischen Kleidern" versehen, ihnen bestimmte Bindungspartner "zuspielen" oder wenige Moleküle in winzigen Poren reagieren lassen, beschreiben Prof. Dr. Matthias Drieß, Dr. Sebastian Polarz (Anorganische Chemie, Synthesechemie, Cluster und Funktionen) und Prof. Dr. Roland Fischer (Anorganische Chemie, Organometallchemie und Materialien) in ChemieRUBIN, dem aktuellen Sonderheft des Wissenschaftsmagazins RUBIN.
Beitrag mit Abbildungen im Internet
ChemieRUBIN mit Abbildungen zum Herunterladen finden Sie auch im Internet unter http://www.rub.de/rubin/chemierubin
Drei Gesichter des Zinkoxid-Würfels
Wie Moleküle angeordnet sind und welche Gestalt sie haben, entscheidet über ihre Funktion. Das machen sich Synthesechemiker mit sog. Vorläufermolekülen (Multiplen Molekülen) wie dem Zinkoxid-Würfel (Zn4O4) zunutze, die sie zunächst mit einer organischen Hülle schützen: Entfernen sie die Schutzhülle des Würfels, dann entsteht spezielles, nur nanometergroßes Zinkoxid (ZnO). Zwingen die Chemiker dagegen das Zn4O4, mithilfe eines speziellen Bindungspartners (Silicium) den Sauerstoff abzugeben, dann bildet sich letztlich elementares Zink in mikrometerlangen Metallfäden. Doch stillen sie den Hunger des Siliciums auf Sauerstoff, indem sie den Würfel in eine Sauerstoffatmosphäre bringen, dann bildet sich Zinksilikat (Zn2SiO4) von Nanometergröße.
Für den "Treibstoff der Zukunft": Molekülwachstum stoppen
Die Synthese sehr kleiner Partikel von wenigen Nanometern Größe bietet viele Vorteile, z.B. bei der Katalyse. Denn Katalysepartikel sollen möglichst klein sein, um ein günstiges Oberflächen-Volumen-Verhältnis zu besitzen. Deshalb stoppen die Chemiker hier das Wachstum der "nackten" Zinkoxid-Würfel gleich nachdem sie in heißer Lösung ihre organischen Hüllen abgeworfen haben. Das geschieht durch passende Bindungspartner, die den Platz blockieren, bevor sich weitere Zn4O4-Klümpchen anlagern können. Durch diesen Trick entstanden ZnO-Partikel von 3nm Größe (gegenüber sonst 10-70 nm) mit einer bis zu 1000fach höheren Katalysatoraktivität bei der Methanolsynthese ("Treibstoff der Zukunft").
Die andere Chemie: Synthese im Nichts
Auch einzelne Moleküle lassen die Forscher jetzt in winzigen Hohlräumen sog. mesoporöser Materialien reagieren und versehen selbst deren Wände mit einem strategischen Design. Moleküle, die in diesen Poren gezielt aufeinander treffen, reagieren anders als im Becherglas. Aus der Vielzahl der mesoporösen Materialien mit unterschiedlicher Größe und Gestalt ergeben sich faszinierende Möglichkeiten, neuartige Mischungen verschiedener Metalle (Legierungs-Nanopartikel) entstehen zu lassen, die außerhalb "ihres Gefängnisses" nicht stabil wären. Das aktuelle Ergebnis: Geordnet mesoporöse Materialien dienen jetzt als Abgussform für Kobalt-Platin-Nanodrähte - auf deren Eigenschaften man gespannt sein darf.
Bezug des Magazins
ChemieRUBIN ist in der RUB-Fakultät für Chemie (Tel. 0234/32-24732) zum Preis von 5 Euro erhältlich. Weitere Themen in ChemieRUBIN: Programmierbare biomolekulare Nanokonstrukte: Molekulare Kopiermaschinen; Temperatur formt Moleküle - Von der Ameisensäure zur Doppelhelix; Wasser - mehr als ein Lösungsmittel: Das Eis ist heiß; Wie Moleküle an Oberflächen haften: Im chemischen Gang die Wände entlang; Photochemische Reaktionen im virtuellen Labor: Vom Lichtblitz zum Lichtblick; Robotersystem sucht Stickstoffmonoxid-Antagonisten: Sag NO zum Überleben!; Zinkoxid steuert Katalyse: Chemisch entzaubert; Mit High-Tech-Werkzeugen Proteinen auf der Spur: Gegen Malaria und Tumore.
Weitere Informationen
Prof. Dr. Matthias Drieß, Fakultät für Chemie der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, NC 3/70, Tel. 0234/32-24153, Fax: 0234/32-14378, E-Mail: matthias.driess@ruhr-uni-bochum.de
http://www.rub.de/rubin/chemierubin
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Biologie, Chemie
überregional
Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Publikationen
Deutsch
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