Chemie: Metallverbindungen der besonderen Art

Forschende des KIT entdecken neue aromatische Eigenschaften bei Metallclustern
Beschreibung siehe Bildunterschrift
Eine neu synthetisierte Verbindung aus den Metallen Ruthenium und Bismut weist eine für Metallverbindungen sehr ungewöhnliche Eigenschaft auf, die sogenannte φ-Aromatizität (Abbildung: Stefanie Dehnen, KIT)

Metallcluster sind Ansammlungen von untereinander chemisch gebundenen Metallatomen, die besondere magnetische und metallische Eigenschaften haben. Daher sind sie für die Grundlagenforschung hochinteressant. Darüber hinaus haben solche Metallverbindungen aber auch ein großes Potenzial in der Katalyse. Einem Forschungsteam des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, umweltfreundlich und mit guter Ausbeute zwei Cluster aus jeweils zwei Metallatomsorten zu gewinnen und auf ihre einzigartigen Eigenschaften hin zu untersuchen.

Einer der neu synthetisierten Cluster, der aus den Metallen Ruthenium und Bismut besteht, weist eine für Metallverbindungen sehr ungewöhnliche Eigenschaft auf, die sogenannte Aromatizität. Aromaten sind normalerweise organische Kohlenwasserstoff-Verbindungen wie etwa Benzol. Sie haben aufgrund ihrer hochsymmetrischen ringförmigen Struktur und infolge einer besonderen Bindungsform der Atome untereinander ganz spezielle Eigenschaften, beispielweise sind sie chemisch ungewöhnlich stabil.

Paradigmenwechsel bei chemischen Bindungsformen

„Bei organischen Molekülen ist Aromatizität gut bekannt, aber jüngst wurde sie auch für Metallcluster diskutiert“, so Stefanie Dehnen, Geschäftsführende Direktorin des Instituts für Nanotechnologie am KIT. „Wir haben eine metallische Clusterverbindung synthetisiert, die eine neue, räumlich komplexere Art von Aromatizität aufweist, die es bei organischen Verbindungen nicht gibt. Wir bezeichnen sie als Phi-Aromatizität.“ Damit bewies das Forschungsteam, dass Aromatizität, die einen dramatischen Einfluss auf die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Molekülen hat, für Metallcluster neue Ausmaße annehmen kann.

„Das Ergebnis ist fundamental, da es zu einem Paradigmenwechsel bei Konzepten chemischer Bindungsformen beiträgt. Perspektivisch hoffen wir, dass wir die höhere Stabilität der Phi-aromatischen Cluster dazu nutzen können, selektive Reaktionen mit ihnen durchzuführen“, so Dehnen.

rli, 26.01.2023