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Mechanosynthese per Schraubstock

Sterisch kontrollierte Mechanochemie unter hydrostatischem Druck.




Abbildung: In einem molekularen Schraubstöcken führt gleichverteilter externer Druck zu Relativbewegungen der harten Teile, so dass die weichen Bestandteile ungleichmäßig deformiert und Bindungen geschwächt werden. [Grafik: Hao Yan et al., Nature 2018]
Molekularer Schraubstock

Durch externe mechanische Einwirkungen können chemische Reaktionen maßgeblich beeinflusst und sogar neue Transformationen jenseits etablierter Ansätze ermöglicht werden. Zu den Strategien, Reaktionen so zu steuern, gehören bisher vor allem eindimensionale Polymere, die man mechanischem "Stress" z. B. durch Strecken aussetzt. Allerdings gelang es bisher nicht, mit gleichverteilten (also dreidimensionalen) "Stress", wie er zum Beispiel mit hydrostatischem Druck erzeugt wird, Reaktionen zu steuern. Genau dies konnte nun ein Team aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Instituts für Organische Chemie der Justus-Liebig-Universität Gießen (Prof. Dr. Peter R. Schreiner) und der Stanford University in Kalifornien (Prof. Nicholas A. Melosh) zeigen.

Ihre Ergebnisse haben die Forscher in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

Die Forscherinnen und Forscher entwarfen molekulare Strukturen mit komprimierbaren "weichen" und nicht-komprimierbaren "harten" Teilen. In solchen so genannten "molekularen Schraubstöcken" führt der gleichverteilte externe Druck zu Relativbewegungen der harten Teile, mit der Konsequenz, dass die weichen Bestandteile ungleichmäßig deformiert und so deren Bindungen geschwächt werden. Damit können zum Beispiel Redoxreaktionen metallorganischer Verbindungen ausgelöst werden, die ansonsten nicht möglich sind. Die Ergebnisse präsentieren somit derzeit noch unerforschte Möglichkeiten der der Mechanochemie zugeordneten Mechanosynthese.

Professor Schreiner forscht im Bereich der metallfreien Katalyse, der Nanodiamanten und des quantenmechanischen Tunnelns zur Entwicklung und Verbesserung nachhaltiger chemischer Methoden. Er ist Mitglied der Leopoldina - Nationale Akademie der Wissenschaften, erhielt mehrere Wissenschaftspreise, darunter die Adolf-von-Baeyer Denkmünze der Gesellschaft Deutscher Chemiker 2017 und die Dirac-Medaille im Jahr 2003. Der in Nürnberg geborene Wissenschaftler wurde nach dem Chemiestudium an der Universität Erlangen-Nürnberg und in den USA sowohl in organischer Chemie (Erlangen, Dr. rer. nat.) als auch in theoretischer Chemie promoviert (Computational Chemistry, USA, University of Georgia, Athens, Doctor of Philosophy).


Zusatzinformationen:

Hao Yan et al.:
Sterically controlled mechanochemistry under hydrostatic pressure.
In: Nature; online erschienen am 22. Februar 2018, DOI 10.1038/nature25765

Quelle: Justus-Liebig-Universität, Gießen

 


Aktualisiert am 25.02.2018.



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