Polysilicide und deren Übergangsmetallkomplexe: Synthese und Strukturaufklärung in flüssigem Ammoniak und in festen Ammoniakaten
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Silicium ist das zentrale Element der Halbleitertechnologie, die wiederum im Zentrum des alle Lebensbereiche umfassenden digitalen Wandels steht. Die Chemie dieses Elements ist dementsprechend gut untersucht, aber gerade an der Nahtstelle zwischen dem festen Zustand, der die Grundlage für die Halbleitertechnologie ist, und den Zuständen von Silicium und seinen Verbindungen in der Gasphase und in Lösung gibt es noch erheblichen Forschungsbedarf und Potential für Innovationen. Das Projekt fokussierte sich mit den Polysiliciden auf eine spezielle Klasse von Molekülanionen, die nur aus Siliciumatomen bestehen. Diese sind im festen Zustand bekannt, konnten jedoch erst relativ spät auch in Lösungen in flüssigem Ammoniak überführt und von den beiden Projektleitern in vorbereitenden Arbeiten auch in diesen Lösungen mit Hilfe der NMR-Spektroskopie nachgewiesen werden. Lösungschemie steht im Zentrum der meisten chemischen Transformationen, weshalb die Erforschung und Nutzbarmachung dieser gelösten Polysilicide Gegenstand der Untersuchungen war. Durch die Zusammenarbeit einer auf die Chemie in flüssigem Ammoniak spezialisierten Gruppe und einer Gruppe mit großer Expertise auf dem Feld der NMR-Spektroskopie konnte eine Fülle von Polysiliciden in Lösung erzeugt und genauer charakterisiert werden. Hervorzuheben ist der erstmalige Nachweis von [Si5]2− in Lösung sowie die Untersuchungen an [HSi9]3−. Während das erstere Polysilicid ein starrer Käfig in Gestalt einer trigonalen Bipyramide ist, konnte für [HSi9]3− spektroskopisch eine hohe Flexibilität nachgewiesen werden. Die Reaktivität dieser Spezies wurde vor allem gegenüber Komplexen der Übergangsmetalle untersucht, dabei konnte [HSi9]3− an das Element Kupfer gebunden werden. Eine Reihe der in Lösung gefundenen Spezies konnte anschließend auch in Form von Ammoniakaten, ammoniakreichen Festkörperverbindungen, auskristallisiert und mit Hilfe der Röntgenstrukturanalyse charakterisiert werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
Ammoniates of Zintl Phases: Similarities and Differences of Binary Phases A4E4 and Their Corresponding Solvates. Crystals, 8(7), 276.
Lorenz, Corinna; Gärtner, Stefanie & Korber, Nikolaus
-
The Structure of [HSi9]3− in the Solid State and Its Unexpected Highly Dynamic Behavior in Solution. Angewandte Chemie International Edition, 57(39), 12956-12960.
Lorenz, Corinna; Hastreiter, Florian; Hioe, Johnny; Lokesh, N.; Gärtner, Stefanie; Korber, Nikolaus & Gschwind, Ruth M.
-
Elusive Zintl Ions [μ‐HSi4]3− and [Si5]2− in Liquid Ammonia: Protonation States, Sites, and Bonding Situation Evaluated by NMR and Theory. Angewandte Chemie International Edition, 58(10), 3133-3137.
Hastreiter, Florian; Lorenz, Corinna; Hioe, Johnny; Gärtner, Stefanie; Lokesh, Nanjundappa; Korber, Nikolaus & Gschwind, Ruth M.
-
On the Reactivity of NHCtBuAuCl towards Rb6Cs6Si17: The First Gold‐Silicon Cluster [(NHCtBuAu)6(η2‐Si4)]Cl2·7NH3 and an Imide Capped Gold Triangle (NHCtBuAu)3NHCl. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie, 646(18), 1595-1602.
Tiefenthaler, Susanne M.; Streitferdt, Verena; Baumann, Josef; Gaertner, Stefanie; Gschwind, Ruth M. & Korber, Nikolaus
-
NMR‐Spectroscopic Detection of an Elusive Protonated and Coinage Metalated Silicide [NHCDippCu(η4‐Si9)H]2− in Solution. European Journal of Inorganic Chemistry, 2021(36), 3684-3690.
Streitferdt, Verena; Tiefenthaler, Susanne M.; Shenderovich, Ilya G.; Gärtner, Stefanie; Korber, Nikolaus & Gschwind, Ruth M.
