Polare Metalloxidfluoride durch organische Templatliganden

• Antragsteller: Professor Dr. Harald Krautscheid
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese ; Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 325510855

Zwischen den physikalischen Eigenschaften von Festkörpern und deren Kristallsymmetrie besteht ein enger Zusammenhang. Beispielsweise treten Piezoelektrizität oder Frequenzverdoppelung (Second Harmonic Generation, SHG) nur in nicht-zentrosymmetrischen Strukturen (ebenfalls nicht möglich in der Punktgruppe 432) auf; Pyro- und Ferroelektrizität erfordern Kristallisation in einer polaren Raumgruppe. Die interessanten Eigenschaften und entsprechenden potentiellen Anwendungen von Koordinationspolymeren (MOFs), die auf ihrer Porosität und enorm großen inneren Oberfläche beruhen, könnten durch die genannten elektrooptischen und dielektrischen Eigenschaften wesentlich erweitert werden, wenn solche Verbindungen gezielt in Strukturen mit der dafür erforderlichen Symmetrie kristallisiert werden könnten. Mit dem hier beantragten Projekt soll diese Herausforderung durch die Entwicklung von Synthesewegen zu nicht-zentrosymmetrischen Metall-organischen Feststoffen bewältigt werden. Mit Hilfe supramolekularer Syntheseprinzipien soll die Anordnung einzelner Dipol-Einheiten kontrolliert und die Bildung von Strukturen mit langreichweitiger Polarität dadurch ermöglicht werden, dass polare Oxofluorometallat-Gruppen [MOxFy]z- (M = V(V), Nb(V), Ta(V), Mo(VI), W(VI)) als Metallo-Liganden eingesetzt werden. Verbrückende organische Liganden, vor allem basierend auf N-Heterocyclen, sollen so mit funktionellen Gruppen ausgestattet werden, dass sie über supramolekulare Wechselwirkungen (Wasserstoffbrückenbindungen, pi...pi-Stapel- und Anion...pi-Wechselwirkungen) die Orientierung der polaren Baueinheiten steuern. Zu erwartende Ergebnisse umfassen zum einen die Entwicklung neuer SHG-, piezoelektrischer oder ferroelektrischer Materialien basierend auf dem orientierten Einbau polarer anorganischer Struktureinheiten, zum anderen die Synthese und strukturelle Charakterisierung neuer komplexer Oxofluoride, die Entwicklung von Baueinheiten mit kombinierter Funktionalität für die supramolekulare Synthese sowie von präparativen Wegen zu neuartigen Metall-organischen Koordinationsverbindungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Ukraine
• Kooperationspartner: Dr. Konstantin V. Domasevitch