Polysilicide und deren Übergangsmetallkomplexe: Synthese und Strukturaufklärung in flüssigem Ammoniak und in festen Ammoniakaten

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Ruth M. Gschwind; Professor Dr. Nikolaus Korber
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 388504559

Polysilicide sind negativ geladene Molekül-Ionen, die nur aus Atomen des chemischen Elements Silicium bestehen. Silicium ist das zentrale Element der Halbleitertechnologie, Strukturen aus Silicium werden aus Schmelzen bei sehr hohen Temperaturen oder durch ebenfalls energieaufwändige Abscheidung aus der Gasphase erzeugt. Eine Lösungschemie für homoatomare Silicium-Bausteine wie Polysilicide existiert bisher nur in Ansätzen. Polysilicide können durch Festkörpersynthesen in Verbindungen mit Alkalimetall-Gegenionen erzeugt werden. Für die in der gleichen chemischen Gruppe stehenden schwereren Elemente Germanium, Zinn und Blei ist eine Lösungschemie analoger Verbindungen schon seit längerer Zeit etabliert, mit den homoatomaren Bausteinen dieser Elemente lassen sich gezielt neue Elementstrukturen und neue chemische Verbindungen mit Übergangsmetallkomplexen aufbauen. Die vergleichbaren Polysilicide galten lange Zeit als unlöslich. Erst vor zehn Jahren konnte gezeigt werden, dass flüssiges Ammoniak, ein bei tiefen Temperaturen kondensiertes Gas, einen bestimmten Typ der Alkalimetall-Polysilicide in geringem Umfang auflösen kann. Über die genaue Zusammensetzung der Polysilicide in diesen Lösungen ist nur wenig bekannt, die beste Untersuchungsmethode hierfür ist die NMR-Spektroskopie. Die Antragsteller konnten 2013 über das erste NMR-Signal eines Polysilicids in Lösung berichten, im beantragten Projekt soll systematisch untersucht werden, welche Polysilicide unter welchen Bedingungen in flüssigem Ammoniak vorkommen. Hierfür sind weitere NMR-Untersuchungen an den Lösungen, aber auch röntgenographische Untersuchungen an den aus den Lösungen kristallisierenden Ammoniakaten relevant. Über chemische Reaktionen mit gelösten Polysiliciden ist bisher ebenfalls wenig bekannt, im beantragten Vorhaben soll versucht werden, diese Elementbausteine mit Übergangsmetallverbindungen umzusetzen, die schon bei den oben genannten schwereren Homologen Germanium, Zinn und Blei zu neuen interessanten Verbindungen geführt haben. Langfristiges Ziel des Vorhabens ist eine Etablierung einer Lösungschemie für Polysilicide.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen