Nr. 132 / 26. Juni 2017 MM
Reaktionen mit Edelgasen haben Chemiker seit je her fasziniert. Die Substanzen, die zum Beispiel als Leuchtmittel in Leuchtstoffr?hren vorkommen, sind extrem tr?ge in ihren chemischen Reaktionen – und damit ?edel“. Eine Studie in diesem Bereich der Grundlagenforschung sorgt in der Fachwelt zurzeit für Aufmerksamkeit. Unter Federführung der Universit?t Bremen ist es einem Forscherteam gelungen, eine Verbindung zwischen Edelgasen und einer negativ geladenen chemischen Substanz zu schaffen. Negative Substanzen haben einen Elektronenüberschuss und sollten daher prinzipiell nicht mit Edelgasen reagieren. Mit Hilfe experimenteller und computergestützter Methoden konnten die Wissenschaftler der Universit?ten Bremen und Leipzig, der Bergischen Universit?t Wuppertal und des US-amerikanischen Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) in Richland die Ursache für dieses bemerkenswerte Reaktionsverhalten der Anionen aufkl?ren und ein neues chemisches Reaktionskonzept entwickeln. Fachgutachter haben die Studie als wissenschaftlichen Durchbruch eingestuft. Sie bringt die Forscher auf das Titelblatt der aktuellen nationalen und internationalen Print-Ausgabe des weltweit angesehenen Fachjournals ?Angewandte Chemie" (Nr. 27), die am heutigen 26. Juni 2017 erscheint.
Edelgase gar nicht so edel?
Die Forschungsergebnisse der Wissenschaftler standen zun?chst im Widerspruch zur akzeptierten Lehrmeinung. Denn ein Edelgas kann h?chstens durch eine chemische Substanz mit hohem Elektronenmangel gebunden werden, die dem Edelgas – trotz seiner Reaktionstr?gheit – Elektronen entrei?t. Die experimentellen Ergebnisse lie?en aber keinen Zweifel zu: Ein negativ geladener Borcluster – eine Verbindung mit Elektronenüberschuss, die das Halbmetall Bor enth?lt – hatte die Edelgase Krypton und Xenon gebunden. ?Um dieses chemische R?tsel zu l?sen, das v?llig unserer Intuition widersprach, waren umfangreiche theoretische Untersuchungen mit modernsten computergestützten Methoden erforderlich“, sagt Markus Rohdenburg, Erstautor der Studie. Er promoviert zurzeit an der Universit?t Bremen und hat an dem Projekt schon als Student mitgearbeitet. Dabei ist das Verst?ndnis der Wissenschaftler von Edelgasen unkritisch. ?Die Reaktion ist auf die besondere chemische Natur dieses negativen Borclusters zurückzuführen“, erkl?rt Professor Simon Grabowsky (Uni Bremen), der die Studie gemeinsam mit seinem ehemaligen Bremer Kollegen Dr. Jonas Warneke vom US-amerikanischen Pacific Northwest National Laboratory in Richland geleitet hat. ?Obwohl der Borcluster physikalisch ein negatives Teilchen ist, ist es chemisch quasi ein positives Teilchen.“ Diese au?ergew?hnliche Verknüpfung von physikalischen und chemischen Eigenschaften mache das Edelgasbinden unter diesen experimentellen Bedingungen erst m?glich. Durch diese Erkenntnisse k?nnten m?gliche praktische Anwendungen zum Beispiel in der Edelgasisolierung und Lagerung entwickelt werden.
Erfolgreiche Studie durch gute Kooperation
Um die Studie erfolgreich durchzuführen, nutzten die Wissenschaftler in Bremen, Leipzig, Wuppertal und Richland gegenseitig ihre jeweilige Expertise: W?hrend die Forscher an der Universit?t Bremen und dem US-amerikanischen Pacific Northwest National Laboratory die grundlegende Idee entwickelten, erste Messungen und theoretische Untersuchungen machten, führten die Wissenschaftler der Universit?t Leipzig die Experimente zur Edelgasbindung und spektroskopische Messungen durch. Expertise in der Borclusterchemie brachte die Bergische Universit?t Wuppertal mit. Die chemische Synthese der in der Studie verwendeten Borcluster erfolgte dort.
Das Autorenteam im ?berblick
An der Studie sind von der Universit?t Bremen die Wissenschaftler Markus Rohdenburg, Professor Simon Grabowsky, Dr. Tobias Borrmann, Dr. Vladimir Azov und Florian Klemiss beteiligt. Dr. Jonas Warneke hat an der Universit?t Bremen promoviert und forscht zurzeit am US-amerikanischen Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) in Washington. An der Universit?t Leipzig haben die Wissenschaftler Martin Mayer, Max Grellmann und Professor Knut R. Asmis an der Studie mitgearbeitet. Von der Bergischen Universit?t Wuppertal geh?rt Professor Carsten Jenne zum Autorenteam.
Der Fachartikel mit dem Titel ?Superelektrophiles Verhalten eines Anions demonstriert durch spontane Bindung von Edelgasen an [B12Cl11]“ ist online bereits unter doi.org/10.1002/ange.201702237 nachzulesen (internationale Ausgabe: doi.org/10.1002/anie.201702237 ).
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Universit?t Bremen
Fachbereich 2 – Biologie / Chemie
Institut für Angewandte und Physikalische Chemie
Markus Rohdenburg
Tel.: +49-421 218-63203
E-Mail: m.rohdenburgprotect me ?!uni-bremenprotect me ?!.de