Neue experimentelle und theoretische Methoden der Gasphasen-Elektronenbeugung zur Bestimmung der Molekülstrukturen wenig flüchtiger und thermolabiler Substanzen

• Antragsteller: Dr. Yury Vishnevskiy
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie ; Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 243500032

Dieses Projekt befasst sich mit der Fortentwicklung der Gas-Elektronenbeugung – eine der wichtigsten direkten experimentellen Methoden zur Bestimmung molekularer Strukturen in der Gasphase. Das vorrangige Ziel dieser Entwicklung ist es, erstmals Untersuchungen schwerflüchtiger und instabiler Substanzen zu ermöglichen. Dazu wird eine gänzlich neue experimentelle Herangehensweise eingeführt: die so genannte Niederdruckgas-Elektronenbeugung (LPGED). Durch die Konstruktion einer neuen Verdampfereinheit mit verbesserter Probenerwärmung und der Möglichkeit, auch luftempfindliche Verbindungen untersuchen zu können, reißt dieser Ansatz aktuell noch vorhandene instrumentelle Grenzen ein. In Kombination mit einer Online-Massenspektrometrie-Kontrolle wird es künftig möglich sein, genaue Beugungsmuster von sehr hoher Qualität zu messen. Auf der nicht-experimentellen Seite des Projektes werden neue Techniken zur Datenverarbeitung sowie zur strukturellen Verfeinerung und Analyse entwickelt, die besonders bei der Untersuchung großer und flexiblerer Moleküle wichtig sind. Zur Demonstration der Fähigkeiten ebendieser neuen experimentellen und theoretischen Methoden werden in umfangreichen Untersuchungsreihen Strukturbestimmungen für manche bekannte aber auch für etliche neue Verbindungen aus verschiedenen Substanzklassen durchgeführt. Zu Letzteren gehören Komplexe mit Gallium, Biradikaloide mit Phosphor und Arsen, Bor-Käfigverbindungen, darunter ein Nickel-Bis(dicarbollid), sowie verschiedene Goldverbindungen. Die Substanzen sind dabei mit Bedacht so ausgewählt worden, dass sich ihre molekularen Strukturen in der Gasphase kaum mittels klassischer Elektronenbeugung bestimmen lassen, sie aber mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit mithilfe der neuen Methoden aus diesem Projekt untersucht werden können. Die so erhaltenen verfeinerten molekularen Strukturen werden als Benchmark-Systeme von großer Bedeutung sein für das Verständnis der Chemie der untersuchten Verbindungsklassen und weitere Forschungsarbeiten in diesen Bereichen unterstützen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen