Progressive Elektronenresonanzstudien an radikalhaltigen, porösen Organosilica-Wirtphasen

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Fröba
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 429839772

Ziel dieses Projektes ist es, eine neue Gruppe von funktionalisierten Materialien – poröse Organosilicas (inklusive periodisch mesoporöser Organosilicas), die stabile Radikale in ihren Poren aufweisen – mithilfe fortgeschrittener Elektronenspinresonanz-Messtechniken (ESR) zu untersuchen.Solche Organosilicas sind von großem Interesse als robuste Adsorbentien für kleine Moleküle wie z.B. Gase und die Nutzung von stabilen Radikalen an der Oberfläche dieser mesoporösen Materialien würde deren funktionellen Eigenschaften erweitern. Gleichzeitig sind diese paramagnetischen Dotanden exzellente Sondenmoleküle für die Elektronenspinresonanz-Spektroskopie. Speziell die Adsorption von anderen para- und diamagnetischen Molekülen in solchen funktionalisierten porösen Organosilica-Wirtstrukturen, die Rolle der stabilen Radikale und die Wechselwirkung mit ihnen, sind von hierbei besonderem Interesse. Innerhalb dieses Projektes sollen nun neue radikaltragende poröse Organosilica-Wirtstrukturen synthetisiert, charakterisiert und umfangreiche Untersuchungen zur Struktur und den funktionellen Eigenschaften durchgeführt werden. Zunächst sollen Immobilisierungsarten der Radikale und deren lokale Umgebung in leeren Materialien mithilfe der CW und gepulsten Multifrequenz-ESR-Spektroskopie untersucht werden. Danach soll die Adsorption und Desorption verschiedener Gastmoleküle wie z.B. Stickstoffmonoxid (NO), Stickstoffdioxid (NO2), flüchtige Radikale wie TEMPO und weitere im Detail studiert werden. Das Ziel ist es, ein tieferes Verständnis von den Wechselwirkungen der Gastmoleküle mit den verschiedenen Radikalen in den Porenwänden zu erhalten und den Mechanismus der Adsorption aufzuklären. Um an diese Information zu gelangen, sollen fortgeschrittene gepulste ESR-Techniken wie z.B. ENDOR (Electron-Nuclear Double Resonance), HYSCORE (Hyperfine Sublevel Correlation Spectroscopy), DEER/PELDOR (Double Electron-Electron Resonance), etc. angewendet werden.Es wird erwartet, dass innerhalb dieses Projektes ein detailliertes Verständnis der lokalen Struktur und Funktion der Radikalcenter in den porösen Organosilica-Wirtstrukturen erhalten wird. Dies wird stark dabei helfen, zukünftige Strategien für das Design solcher radikaldekorierter poröser Materialien für z.B. die Gastrennung und –speicherung, die Sensorik, die Katalyse und andere potentielle Anwendungen zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Foundation for Basic Research, bis 3/2022
• Kooperationspartner: Professor Matvey Fedin, bis 3/2022