Nanostrukturierte molekulare Cluster und Festkörper schwerer Gruppe 15 Cyanat-Analoga: Eine neue Route zu Metallpnictogenen

• Antragsteller: Dr. Sebastian Bestgen
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 380155090

Metallpnictogene (also Metallverbindungen, die Stickstoff, Phosphor, Arsen, Antimon und/oder Bismut enthalten) stellen eine große Familie an Feststoffen dar, die eine Fülle an unterschiedlichen Strukturen und Stöchiometrien besitzt. Die Vielfalt ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften macht solche Verbindungen für eine Reihe technologischer Anwendungen interessant. Dabei werden Metallpnictogene u. A. als Begasungsmittel, als Pestizide oder Leuchtkörper eingesetzt; Die bekannteste Verwendung dieser Stoffklasse ist allerdings der Einsatz als Halbleiter. Zwar können viele solcher Spezies bereits über etablierte Verfahren synthetisiert werden, allerdings nur zu hohen finanziellen und energetischen Kosten. Außerdem ist es bisher kaum möglich, definierte nanoskalige Materialien oder mesostrukturierte Feststoffe über bestehende technologische Methoden darzustellen, wodurch die Eigenschaften und Potentiale nanoskaliger Metallpnictogene bisher unerforscht bleiben. In diesem Forschungsbereich liegt der Schwerpunkt dieses Antrages. Das Ziel ist es, die Verwendung von alternativen pnictogenhaltigen Reagenzien zur Synthese von neuen Clustern, Nanopartikeln und (nano)strukturierten Festkörpern zu untersuchen. Dabei soll der Fokus auf der Untersuchung der Reaktivität Pnictogen-haltiger Analoga des Cyanat-Anions PnCO- (Pn = P-Bi) mit Hauptgruppenmetall- und Übergangsmetallsalzen liegen, da der Einsatz dieser Verbindungen zur Synthese von Feststoffen und Molekülclustern weitgehend unerforscht ist. Das erste Ziel besteht in der Synthese von SbCO- und BiCO- in Ergänzung zu bereits publizierten Verbindungen des Phosphors und Arsens. Hierauf werden in Lösung Metathesereaktionen zwischen schwereren Cyanatanaloga der Gruppe 15 (PnCO-) mit einer Vielzahl von Hauptgruppenelement- und Übergangsmetallsalzen durchgeführt, mit dem Ziel, einen neuartigen bottom-up-Ansatz zur Darstellung von Metallpnictogenen zu entwickeln. Der Fokus soll hierbei auf einer steuerbaren und definierten Festkörperstruktur der erhaltenen Partikel liegen, da wohldefinierte Nanopartikel und nanoskalige Halbleiter, wie z.B. Quantenpunkte, in vielen wissenschaftlichen und technologischen Forschungsgebieten Anwendungen finden können (wie z.B. in optoelektronischen Bauteilen oder Bioassays). Schließlich sollten die Cyanat-Analoga als Vorstufen für die Synthese von ,,magischen‘‘ molekularen Clustern und Quantenpunkten (QDs) eingesetzt werden. Durch z.B. thermische Behandlung solcher Cluster können monodisperse III/V-Quantenpunkte erhalten werden, welche über etablierte Verfahren bisher synthetisch kaum zugänglich sind.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Dr. Jose Goicoechea