Hybride Diamant-Metallstrukturen aus Diamantoiden: Synthese und Anwendungen

• Antragsteller: Professor Dr. Peter R. Schreiner
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 316590343

Das Forschungsprojekt setzt sich die Untersuchung der Reaktivität und Eigenschaften molekularer, thermodynamisch extrem stabiler, hochregulärer nm-großer Kohlenstoffkäfige, den Diamantoiden (Nanodiamanten), in Kombination mit Übergangsmetallen als neuartige, katalytisch aktive Hybridmaterialien zum Ziel. Die Nanodiamanten erlauben den systematischen Aufbau von Hybridmaterialien, die reinen sp3-Kohlenstoff mit Übergangsmetallen in hochgeordneten Strukturen zusammenführen. Für diese Materialien erwarten wir aufgrund der engen Metall-Kohlenstoff-Kombination bisher unerschlossene physikalische und katalytische Eigenschaften. Die 'bottom-up' Synthese diamantartiger Strukturen ist auch ein Versuch, einige der sehr vorteilhaften Eigenschaften von makroskopischem Diamant auf der Nanoskala nutzbar zu machen. Im Idealfall würde uns mittels einer neuartigen organometallischen Gasphasendeposition die Erzeugung diamantartiger Filme mit gut kontrollierbarer Reinheit und Einheitlichkeit gelingen. Die Metall-Diamantoide Hybridmaterialien sollen auch in Bezug auf katalytische Eigenschaften zur Knüpfung von C-C- und C-H-Bindungen untersucht werden. Unser experimenteller Ansatz wird durch rechnerische Studien zu den Elementarschritten der C-C/H-Bindungsknüpfungen und Diamantoid-Konglomeration unterstützt. Die ANR-DFG-Gemeinschaftsinitiative soll eine deutsche Gruppe (Schreiner) mit Erfahrung in der organischen Synthese und Computerchemie mit einer französischen Gruppe (Hierso) mit Erfahrung in der Übergangsmetallchemie und -katalyse zusammenbringen. Weiterhin wird das ANR-DFG-Konsortium unterstützt durch Zusammenarbeiten mit Materialwissenschaftlern (thermodynamische Messungen, Dampfphasenabscheidung) vom LICB-UMR (Domenichini), mit Zugang zu hochauflösenden Elektronenmikroskopen und Röntgenstrahlen-Photoemissionsmessungen. Das Konsortium hat seine Arbeit im Jahr 2011 mit einer co-tutelle Promotion (Justus-Liebig University/University of Bourgogne), die auch durch die Deutsch-Französische Hochschule/Université franco-allemande unterstützt wird, aufgenommen. Die erfolgreiche Zusammenarbeit ist gut dokumentiert durch gemeinsame Publikationen in guten internationalen Journalen. Unser transdisziplinärer Ansatz eröffnet somit Perspektiven in den Nanowissenschaften, in der Übergangsmetallkatalyse und im Bereich neuer Hybridmaterialien und wird die Zusammenarbeit der französisch-deutschen Gruppe nachhaltig stärken und hoffentlich zu einem exzellenten, europäischen Team weiterentwickeln. Das binationale Projekt basiert auf vollständiger Komplementarität der Projektpartner und der echten - bereits nachgewiesenen - gelebten Integration aller Projektbeteiligten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartner: Professor Dr. Jean Cyrille Hierso