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26.09.2021

28.09.2020

Neue Klasse edelmetallhaltiger Werkstoffe

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Edelmetalle wie Platin, Palladium, Gold, Rhodium oder Iridium sind in einer Vielzahl von Alltagsprodukten zu finden, zum Beispiel in Katalysatoren von Autos, Smartphones, Laptops oder Solarzellen. Für Chemiker sind sie aufgrund ihrer geringen Reaktivität mit anderen Elementen besonders interessant.

Ein Forscherteam der Jacobs University um Prof. Ulrich Kortz will nun eine neue Klasse von edelmetallhaltigen Werkstoffen entwickeln und ihre Anwendungsmöglichkeiten untersuchen. "Diese Materialien werden neben der Katalyse auch für Quantencomputer und die Datenspeicherung sehr spannend sein", sagt Kortz. Das Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft mit rund 200.000 Euro gefördert.

Der Chemiker ist ein Pionier in der Forschung an Polyoxopalladaten (POP), einer Verbindungsklasse, die seine Arbeitsgruppe 2008 selbst entdeckt und seitdem kontinuierlich weiterentwickelt hat. Inzwischen sind über 80 dieser strukturell und funktionell interessanten Verbindungen registriert. Vor kurzem entdeckten Kortz und sein Team eine neue Familie von dreidimensionalen Materialien, nämlich metallorganische Gerüste auf Polyoxopalladatbasis (POP-MOFs). Als heterogene Katalysatoren weisen sie ein immenses Potenzial auf. Bei einer Reihe von industriellen Anwendungen wie der Synthese von Agrochemikalien, Pharmazeutika oder der Herstellung von hochoktanigem Benzin können sie eine wichtige Rolle spielen.

Mit dem jüngsten Vorhaben betritt der Wissenschaftler abermals Neuland. Dabei geht es um den Entwurf, die Synthese und die Charakterisierung einer Reihe von Verbindungen mit magnetischen Metallionen im Zentrum. Diesem magnetischen Material mit seinen komplexen dreidimensionalen Nano-Strukturen wird ebenfalls ein großes Potenzial vorhergesagt für eine Vielzahl von Anwendungen, etwa für Datenspeicherung oder für Quantencomputer. Auch für die heterogene Katalyse, also für eine chemische Reaktion bei der der Katalysator und die reagierenden Stoffe in unterschiedlichen Aggregatzuständen vorliegen, bietet sie neue Möglichkeiten.

Der Titel des auf drei Jahre terminierten Forschungsvorhaben lautet "Synthese von auf Edelmetall-Oxo-Clustern basierenden metallorganischen Gerüsten und ihre Verwendung bei heterogener Katalyse und Magnetismus". Dr. Saurav Bhattacharya aus der Arbeitsgruppe von Professor Kortz wird die Forschung durchführen. Wichtige Kooperationen bestehen mit Professor Eugenio Coronado von der Universität Valencia (Spanien), einem führenden Spezialisten für molekularen Magnetismus und Spintronik, und dem Theoretiker Professor Josep M. Poblet von der Universität Tarragona (Spanien).

Das Projekt sei mit Risiken, aber auch mit großen Chancen verbunden, heißt es in dem Projektantrag. "Man weiß zum Beispiel nie, ob die chemische Umsetzung so funktioniert und ob die erhofften magnetischen und katalytischen Eigenschaften des Materials erreicht werden. Da müssen viele Rädchen ineinandergreifen", erläutert Kortz. "Wir sind aber guter Dinge, dass wir die vorgeschlagenen Materialien tatsächlich produzieren können. Dieses Projekt wird von einem starken Pioniergeist angetrieben, denn nur Chemiker können Verbindungen herstellen, die es bisher noch nicht gab."

Quelle: Jacobs University Bremen