Forscher des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) haben eine BI synthetisiert5– –-Ring, ein Molekül mit fünf Wismutatomen, und stabilisierte es in einem Metallkomplex. Ihre Entdeckung schließt eine Lücke im chemischen Wissen und ermöglicht zukünftige Anwendungen in der Materialforschung, Katalyse und Elektronik. Ihre Ergebnisse wurden in veröffentlicht in Naturchemie.
„Durch die Synthese der BI5– –-Ring haben wir eine langjährige Frage der Grundlagenforschung beantwortet. In Zukunft könnte dieses Molekül eine wichtige Rolle bei der Entwicklung neuer Materialien und chemischer Prozesse spielen “, sagte Professor Stefanie Dehnen vom Kit’s Institute for Anorganic Chemistry, wo sie die Cluster-basierte Materialforschungsgruppe leitet. von besonderer Interesse, dass der Bi5⁻-Ring hat eine ähnliche Struktur wie das Cyclopentadienylmolekül (C.5H5) ⁻ Mit einer breiten Palette von industriellen Anwendungen. Die bi5⁻-Ring unterscheidet sich mit seinen größeren Massen- und einzigartigen elektronischen Eigenschaften.
Chemische Rätsel nach Jahrzehnten gelöst
Seit Jahrzehnten suchen Forscher starke Analoga des Cyclopentadienylrings, dh Moleküle, bei denen die ursprünglichen Kohlenstoff- und Wasserstoffatome durch Atome schwerer Elemente ersetzt werden. Solche Moleküle haben potenziell interessante und attraktive Eigenschaften zur Katalyse chemischer Reaktionen oder zur Verwendung in Materialien für elektronische Komponenten. Das Analogon mit Atomen von Wismut (ein schweres, aber ungiftiges metallisches Element) wurde zuvor nicht hergestellt, obwohl der Ring voraussichtlich aromatische Eigenschaften aufweist, wie z. B. eine stabile Verteilung von Elektronen, ähnlich wie bei (C5H5) ⁻. Die erfolgreiche Isolierung des Rings zeigt, dass selbst die schwersten Varianten in stabile Verbindungen integriert und in chemischen Reaktionen verwendet werden können. Hochvorbereitete Analysemethoden, die in Zusammenarbeit mit Gruppen von Professor Florian Weigend vom Institute for Quantum Materials and Technologies (IQMT) und Professor Wolfgang Wernsdorfer aus dem Physikalischen Institut des Kits angewendet werden Produkt ({Imesco}2Bi5). Wie erwartet zeigten die Ergebnisse, dass dieses Molekül für Anwendungen in Katalyse und Elektronik besonders vielversprechend ist.
Dehnen und ihr Team erreichten die Synthese mit einer Kombination aus Erfahrung, Intuition und modernen Synthese -Techniken. Laut Dehnen, einem kürzlichen Empfänger des IUPAC Award für angesehene Frauen in Chemie oder Chemieingenieurwesen, war ein entscheidender Faktor die Verwendung eines speziellen Lösungsmittels.
Nachhaltige Technologien könnten davon profitieren
Die Arbeit der Forschungsgruppe zeigt, wie wichtig die Grundlagenforschung für wissenschaftliche Durchbrüche ist. Die Ergebnisse sind nicht nur ein Meilenstein in der Chemie, sie könnten auch eine Grundlage für die Entwicklung effizienterer und umweltfreundlicherer Technologien bilden. Das Projekt erhielt von der Deutschen Forschungsstiftung und dem European Research Council Finanzmittel. Das Team beabsichtigt, weitere Verbindungen basierend auf der BI zu untersuchen5⁻-Um sein Potenzial für chemische Reaktionen und Materialien für Materialien vollständig auszunutzen. Zu den Plänen gehört auch die Verwendung maschineller Lernmethoden zur Beschleunigung der Forschung und zur weiteren Verbesserung der Synthesewege. „Wir hoffen, dass unsere Arbeit andere Forscher dazu ermutigt, diesen Weg entlang der Route fortzusetzen und neue Anwendungen zu entwickeln“, sagte Dehnen. Sie und ihr Team wollen auch mit interessierten Unternehmen und Forschungsinstitutionen zusammenarbeiten.
