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22.09.2020

09.09.2020

Radikales Bismut erforschen



Bismut ist grau, trägt im Periodensystem der Elemente die Ordnungszahl 83 und galt lange Zeit als das schwerste unter den nichtradioaktiven Elementen. Das dies nicht so ganz stimmt, ist seit 2003 bekannt.

Damals stellten französische Wissenschaftler fest, dass Bismut in Wirklichkeit ein Alpha-Strahler ist. Mit einer Halbwertszeit von rund 19 Trillionen Jahren ist seine Aktivität allerdings so schwach, dass sie als ungefährlich angesehen werden kann.

Bismut steht auch im Mittelpunkt der Forschung von Dr. Crispin Lichtenberg. Der Chemiker forscht und lehrt als Privatdozent an der Fakultät für Chemie und Pharmazie der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU). Jetzt hat er für seine Arbeiten an Bismut einen mit rund 1,5 Millionen Euro dotierten Starting Grant des Europäischen Forschungsrats erhalten. Lichtenberg will damit in den kommenden fünf Jahren das Wissen über Bismut und seine Verbindungen um ein gutes Stück vergrößern.

Neue Verbindungen mit spannenden Eigenschaften

"Wir sind auf der Suche nach neuen Verbindungen mit spannenden Eigenschaften, die sich für bestimmte chemische Reaktionen gut nutzen lassen", beschreibt Lichtenberg eines der Ziele, die er mit seinem Team in dem neuen Forschungsprojekt verfolgt. Eine Klasse von Reaktionen, denen besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden soll, fällt in den Bereich der sogenannten Radikalchemie. Ihr Charakteristikum sind die Anwesenheit ungepaarter Elektronen und die damit einhergehende vielfach eingeschränkte Beherrschbarkeit der Syntheseprozesse. Die anvisierten Bismutverbindungen könnten helfen, dieses Problem zu lösen.

"Wir können mit Bismutverbindungen relativ einfach sogenannte Radikale generieren", sagt Lichtenberg. Mit deren Hilfe ließen sich dann gezielt chemische Reaktionen in Gang setzen, die sonst nicht oder nur unter hohem Aufwand möglich wären. Bestimmte Moleküle könnten damit in deutlich weniger Schritten produziert werden. Bismut könnte in diesem Prozess außerdem andere Substanzen ersetzen, die entweder giftig(er) oder teu(r)er sind oder die zum Teil unter Bedingungen abgebaut werden, die mit westlichen ethischen Normen nicht unter einen Hut zu bringen sind. Denn verglichen mit diesen gilt Bismut als ungiftig; es ist überdies relativ billig und gut verfügbar.

Zufallstreffer sind nicht ausgeschlossen

Bei der Suche nach neuen Verbindungen gehen die Chemiker systematisch vor - Zufallstreffer sind dabei allerdings nicht ausgeschlossen. "Aus der langjährigen Erfahrung weiß man natürlich, wie sich bestimmte Stoffklassen verhalten und setzt sie dementsprechend ein. Dennoch sind die Graubereiche häufig groß", erklärt Lichtenberg.

Vor allem dann, wenn die Wissenschaftler in Bereiche vordringen, in denen noch wenig Wissen vorhanden ist, passiere häufig Unerwartetes. Und das ist ja auch ein Ziel des neuen Forschungsprojekts: Neue Erkenntnisse über bislang wenig erforschte Gebiete erarbeiten und diese dann gewinnbringend nutzen.

Rund 1,5 Millionen Euro erhält Lichtenberg vom Europäischen Forschungsrat für sein Projekt "Bismuth Goes Radical". Zusätzliches Personal, neue Geräte und natürlich die notwendigen Chemikalien kann er damit in den kommenden fünf Jahren finanzieren. Was er damit auch noch tut: die Chemie der JMU weiter stärken. Wobei die Würzburger Chemie im Allgemeinen und die Anorganische Chemie im Speziellen schon jetzt sehr gut aufgestellt sind - wie Lichtenberg sagt und wie zahlreiche Rankings regelmäßig bestätigen.

ERC Starting Grants

ERC-Grants sind die renommiertesten europäischen Wissenschaftspreise und werden jährlich vom Europäischen Forschungsrat (European Research Council, ERC) nach einem strengen Auswahlverfahren vergeben. Zielgruppe der in der Regel mit bis zu 1,5 Millionen Euro dotierten Starting Grants sind exzellente Nachwuchswissenschaftler, die eine eigene unabhängige Karriere starten und eine eigene Arbeitsgruppe aufbauen möchten.

Zur Person

Crispin Lichtenberg hat Chemie in Marburg und Cambridge studiert. Er promovierte 2013 an der RWTH Aachen unter Anleitung von Jun Okuda und arbeitete bis 2015 als Postdoktorand in der Gruppe von Hansjörg Grützmacher an der ETH Zürich.

Seit 2016 verfolgt er seine eigenständigen Forschungsarbeiten im Umfeld von Professor Holger Braunschweig, ausgestattet mit einem Liebig-Stipendium des Fonds der Chemischen Industrie. Seit Anfang 2020 ist er habilitiert und als Privatdozent an der Fakultät für Chemie und Pharmazie tätig.

Quelle: Universität Würzburg