22.10.2021 Entdeckung wirft neues Licht auf Legierungen

Team aus der Chemie präsentiert bislang unentdecktes Nebenprodukt, das zur Synthese von Metallclustern beiträgt

Neuzugang im Molekülzoo: Eine Forschungsgruppe aus der Marburger Chemie hat herausgefunden, wie Cluster-Verbindungen aus drei Typen von Metallatomen zustande kommen. Dabei entdeckte das Team, dass ein exotisches Nebenprodukt entsteht, das überschüssige Elektronen auffängt. Die Marburger Professorin Dr. Stefanie Dehnen, ihr Kollege Professor Dr. Florian Weigend und ihre Koautoren berichten in der Fachzeitschrift „Angewandte Chemie“ über ihre Ergebnisse.

Verbindungen mit mehreren Metallatomen tragen als Modelle dazu bei, die Entstehung von Legierungen zu verstehen. Das Team untersuchte Cluster, die Zinn und Antimon sowie ein weiteres Metall enthalten, zum Beispiel Gold; „wie diese Cluster entstehen, war bislang nicht bekannt“, erklärt Dehnen.

Das Team variierte die Mengenanteile der beteiligten Ausgangsstoffe, was zu Produkten führt, die ungewöhnliche Metallkomplexe enthalten. Dabei finden Nebenreaktionen statt, die zuvor nicht in den Fokus der Forschung gelangt waren. „Wir haben ein Nebenprodukt isoliert, das eine wichtige Rolle bei der Entstehung der Cluster aus Metallatomen spielt, indem es überschüssige Elektronen auffängt, die bei diesem Prozess freiwerden“, erläutert Mitverfasser Dr. Fuxing Pan aus Dehnens Arbeitsgruppe.

Das Forschungsteam berechnete mithilfe spezieller Software, welche Eigenschaften die Bindungen aufweisen, die zwischen den beteiligten Atomen bestehen, und wie sich unterschiedliche chemische Gruppen an den beteiligten Goldatomen auf die Molekülstrukturen auswirken. „Unsere Ergebnisse bringen Licht ins Dunkel der noch weitgehend unerforschten Bildung von Clustern mit mehreren Metallen“, fasst Weigend zusammen. „Wir erhoffen uns davon für die Zukunft, dass wir deren gezielte Synthese und Materialeigenschaften besser verstehen und dann genau planen können.“

Professorin Dr. Stefanie Dehnen lehrt Anorganische Chemie an der Philipps-Universität Marburg; sie gehört dem Vorstand der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) als Vizepräsidentin an. Professor Dr. Florian Weigend leitet die Abteilung für Angewandte Quantenchemie der Philipps-Universität. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft und die Alexander-von-Humboldt-Stiftung förderten die wissenschaftliche Arbeit finanziell.

Originalveröffentlichung: Fuxing Pan & al.: Tetrahedral [Sb(AuMe)4]3− Occurring in Multimetallic Cluster Syntheses: About the Structure-Directing Role of Methyl Groups, Angewandte Chemie 2021, DOI: https://doi.org/10.1002/ange.202110526