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Nr. 045 / 29. Mai 1997 / sho
Auf dem Weg vom Molekuel zum Metall:
Synthese und Strukturaufklaerung einer molekularen Verbindung aus 77 Aluminiumatomen
Metalle sind als kristalline Feststoffe seit Jahrtausenden bekannt. Fuer die zukunftsorientierte Nanotechnik gilt es jedoch, Materialien, das heisst auch ,Metallpartikel" herzustellen, die nur aus etwa 100 bis 1000 Atomen bestehen - die also Abmessungen im Nanometerbereich (10-7 cm) haben -, um massgeschneidert optische und elektronische Eigenschaften auf kleinsten Bereichen einstellen zu koennen und damit die Miniaturisierung der Mikroelektronik bis in den molekularen Bereich zu erweitern. Mit dieser Zielsetzung konnten in den vergangenen Jahren grosse ,Metallmolekuele" zum Beispiel aus Gold hergestellt werden, die im Kern aus 55 bis ca. 1000 Atomen bestehen.
Trotz intensiver Bemuehungen ist es bisher aber nicht gelungen, diese Verbindungen in kristalliner Form zu erhalten, um mit Hilfe von Roentgenbeugungsmethoden die genaue geometrische Anordnung der Metallatome bestimmen zu koennen. Deshalb beruht die Kenntnis der Struktur solcher Clustermolekuele ausschliesslich auf elektronenmikroskopischen Untersuchungen, die nur ein grobes Bild der Clustergestalt im Inneren vermitteln.
Neben Gold wurden bisher nur edle Metalle hinsichtlich ihrer Faehigkeit zur Bildung von Nanomaterialien untersucht, da deren Chemie bei der Ausbildung von Metall- Metall-Bindungen seit vielen Jahren bekannt ist. In juengster Zeit gelingt es jedoch zunehmend, auch bei den unedlen Metallen solche Bindungen zu knuepfen. So ist es jetzt mit einer neuen Tieftemperaturtechnik am Institut fuer Anorganische Chemie der Universitaet Karlsruhe in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. rer. nat. Hansgeorg Schnoeckel gelungen, ein Molekuel herzustellen, das im Kern aus 77 Aluminiumatomen besteht. Diese Synthese ist insofern ueberraschend, als es bis vor rund sieben Jahren ueberhaupt keine Verbindungen mit Aluminium-Aluminium- Bindungen gab. Die Kristallisation dieser A177-Substanz ermoeglicht es erstmals, fuer einen Metallcluster dieser Groesse eine Roentgenstrukturanalyse durchzufuehren und damit einen detaillierten Einblick in die Verknuepfungsprinzipien der Metallatome zu erhalten. Dabei zeigt sich, dass in Abhaengigkeit von der Position der Aluminiumatome im A177-Verband von innen nach aussen zunehmend Abweichungen zu den Bindungsverhaeltnissen der festen Metalle auftreten. Der Einfluss dieser geometrischen Verzerrungen auf die elektronischen Eigenschaften wird zur Zeit in Zusammenarbeit mit physikalisch orientierten Gruppen geprueft. Solche Messungen sollen Aufschluss darueber geben, welche weiterreichende Bedeutung der Synthese und der Strukturaufklaerung dieses Molekuels aus 77 Aluminiumatomen fuer die Mikroelektronik und damit fuer eine denkbare kommerzielle Nutzung zukommt.
Die Forschungsergebnisse in der Arbeitsgruppe von Prof. Schnoeckel haben kuerzlich zu einer Publikation im renommierten Fachjournal ,Nature" gefuehrt, und zwar unter dem Titel ,Synthesis and structural characterization of an A177 cluster".
Naehere Informationen: Prof. Dr. rer. nat. Hansgeorg Schnoeckel, Tel. 0721/608-2981
Criteria of this press release:
Biology, Chemistry
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