Spektroskopische und Theoretische Untersuchungen zur Sauerstoff-Aktivierung an Übergangsmetallzentren - Entwicklung der magnetischen Raman Spektroskopie als eine neue experimentelle Methode

• Antragsteller: Professor Dr. Frank Neese
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie ; Theoretische Chemie: Moleküle, Materialien, Oberflächen
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445916766

Die elektronische Komplexität der eisenhaltigen Katalysatoren, welche im Rahmen der FOR5215 untersucht werden sollen, ist extrem high. Die Eisenzentren können im Verlauf eines katalytischen Zyklus in bis zu vier verschiedenen Oxidationsstufen auftreten, in welchen jeweils mehrere Spinzustände möglich sind. Ein Wechsel von einer Hochspin- auf eine Tiefspin-Potenzialfläche (Zweizustandsreaktivität) ist dabei nicht ungewöhnlich. Die genaue quantenchemische Berechnung solcher Systeme stellt immer noch eine große Herausforderung dar, bei der selbst die mächtigsten verfügbaren quantenchemischen Methoden an ihre Grenzen stoßen. Daher ist eine sorgfältige Kombination von fortgeschrittenen spektroskopischen Methoden mit modernen quantenchemischen Methoden der beste Weg die katalytischen Mechanismen der untersuchten Systeme aufzuklären. Dabei ist jede aus spektroskopischen Messungen stammende Information extrem hilfreich. In diesem Projekt werden zwei komplementären Ziele verfolgt: i.) Die Methode der magnetische (Resonanz-) Raman Spektroskopie als ein neuartiges Werkzeug in der Koordinationschemie zu etablieren und ii) die elektronischen und geometrischen Strukturen von ausgesuchten Systemen innerhalb der FOR5215 Initiative mit Hilfe von Spektroskopie und Quantenchemie zu untersuchen. Im ersten Teil des Projektes werden wir ein magnetisches Resonanz-Raman Spektrometer entwickeln, die bisher unbekannte Theorie für diese Methode ausarbeiten, Testmessungen an gut charakterisierten Systemen durchführen und schließlich diese Methode auf die in der FOR5215 untersuchten Systeme anwenden. Im zweiten Teil des Proektes werden wir das bereits vorhandene Methodenarsenal an spektroskopischen Methoden (Mössbauer, EPR, CD/MCD, UV/vis, Resonanz-Raman, SQUID) mit den möchtigen Methoden der ORCA Quantenchemie Software kombinieren, um ausgewählte Probleme innerhalb der FOR5215 Initiative zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5215: Bioinspirierte Oxidationskatalyse mit Eisenkomplexen