Elektrostatisch anregbare Gerüstmaterialien aus aromatischen Grundbausteinen

• Antragsteller: Professor Dr. Dirk Volkmer
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426506525

• Erstellungsjahr: 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Ziel des Projekts „E-Feld-responsive Gerüstmaterialien aus aromatischen Bausteinen“ war es, durch elektrische Felder anregbare, kristalline molekulare Materialien zu entwickeln und diese im Hinblick auf mögliche technische Anwendungen, wie Gastrennung, mechanische Aktuierung oder Informationsspeicherung zu testen. Durch Integration E-Feld-responsiver Bausteine in neuartige Gerüstdesigns sollten ferroelektrische kristalline mikroporöse Polymere (F-CMPs) entwickelt und in Proof-of-Principle-Studien deren technologisches Potenzial demonstriert werden. Zu den avisierten Systemen gehörten kristalline Nanorotoren, piezoresponsive Ferroelektrika und Nanoaktuatoren mit riesigen und/oder ultraschnellen Schaltreaktionen. Das Materialdesign basiert auf porösen Gerüsten (COFs oder MOFs), die auf E-Felder reagierende Baueinheiten enthalten. Mehrere chemisch unterschiedliche Materialklassen wurden untersucht, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf Untereinheiten vom Kuratowski-Typ gelegt wurde, einer sekundären Baueinheit, die die Basis für Metall-organische Gerüstverbindungen bildet, die systematisch an der Universität Augsburg entwickelt werden. Alle Gerüstverbindungen wurden mit Standardmethoden der thermischen Analyse (TGA, DSC, VT-XRPD), Porositätsanalyse (BET-Oberfläche) sowie verschiedenen spektroskopischen Techniken (UV-Vis/NIR, FT-IR und/oder oder Raman-Spektroskopie) charakterisiert. Wann immer möglich, wurden Gerüstverbindungen hinsichtlich äußerer physikalischer Stimuli, wie beispielsweise statischer oder elektrischer Wechselfelder, getestet, um Erkenntnisse über dynamische Strukturänderungen der Gerüstgitter zu gewinnen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• docMOF 2018 - 1st European Doctoral Symposium on Metal-Organic Frameworks, 2018, Raitenhaslach, Germany, poster presentation, topic: “A 1,2,3-Triazolate-Based Kuratowski-Type Precursor for Novel Metal-Organic Framework Synthesis Approaches: Linkage of Prebuilt Secondary Building Units”
  Richard Röß-Ohlenroth
  
• euroMOF 2019 - 3rd International Conference on Metal Organic Frameworks and Porous Polymers, 2019, Paris, France, oral presentation, topic: “Organometallic MFU-4l(arge) Metal-Organic Frameworks”
  Richard Röß-Ohlenroth
  
• euroMof, 2019, 3rd International Conference on Metal Organic Frameworks and Porous Polymers, 2019, Paris, France, poster presentation (poster award), topic: "CFA-18: A newly developed homochiral metal-organic framework with an enantiopure rigid backbone triazolate ligand"
  Katharina Knippen
  
• Organometallic MFU-4l(arge) Metal–Organic Frameworks. Organometallics, 38(18), 3444-3452.
  Röß-Ohlenroth, Richard; Bredenkötter, Björn & Volkmer, Dirk
  
• CFA-18: a homochiral metal–organic framework (MOF) constructed from rigid enantiopure bistriazolate linker molecules. Dalton Transactions, 49(44), 15758-15768.
  Knippen, Katharina; Bredenkötter, Björn; Kanschat, Lisa; Kraft, Maryana; Vermeyen, Tom; Herrebout, Wouter; Sugimoto, Kunihisa; Bultinck, Patrick & Volkmer, Dirk
  
• Cooperative Large-Hysteresis Spin-Crossover Transition in the Iron(II) Triazolate [Fe(ta)2] Metal–Organic Framework. Inorganic Chemistry, 59(15), 10501-10511.
  Grzywa, Maciej; Röß-Ohlenroth, Richard; Muschielok, Christoph; Oberhofer, Harald; Błachowski, Artur; Żukrowski, Jan; Vieweg, Dana; von Nidda, Hans-Albrecht Krug & Volkmer, Dirk
  
• Acenaphtho[1,2‐d][1,2,3]triazole and Its Kuratowski Complex: A π‐Extended Tecton for Supramolecular and Coordinative Self‐Assembly. Chemistry – A European Journal, 28(4).
  Knippen, Katharina; Matuszczyk, Daniel; Kraft, Maryana; Bredenkötter, Björn; Eickerling, Georg; Lis, Tadeusz; Volkmer, Dirk & Stępień, Marcin
  
• Assembly of Porous Metal Hydrogen-Bonded Organic Frameworks from Diamine-Functionalized Kuratowski Complexes. Crystal Growth & Design, 22(1), 379-391.
  Röß-Ohlenroth, Richard; Freudig, Corbinian; Kraft, Maryana; Bunzen, Hana & Volkmer, Dirk
  
• euroMOF 2021 - 4th International Conference on Metal Organic Frameworks and Porous Polymers, 2021, virtual event, poster presentation, topic: “MFU-4-type Metal-Organic Frameworks with a Bidentate Bibenzimidazole Backbone for Postsynthetic Metalation”
  Richard Röß-Ohlenroth
  
• Advanced 1,2,3-Triazolate-Based Coordination Compounds: From Carbonic Anhydrase Mimics, Molecular Building Blocks, and Catalyst Supports to Electrically Conducting Spin-Crossover MOFs, 2022. Dissertation
  R. Roeß-Ohlenroth
  
• Combining Theory and Experiments To Study the Influence of Gas Sorption on the Conductivity Properties of Metal–Organic Frameworks. ACS Applied Materials & Interfaces, 14(29), 33662-33674.
  Muschielok, Christoph; Reiner, Alexander; Röß-Ohlenroth, Richard; Kalytta-Mewes, Andreas; Volkmer, Dirk; Wixforth, Achim & Oberhofer, Harald
  
• ICCC 2022 - 44th International Conference on Coordination Chemistry, 2022, Rimini, Italy, oral presentation, topic: “MFU-4-type Scaffolds Featuring Open Bidentate Bibenzimidazole Coordination Sites”
  Richard Röß-Ohlenroth
  
• Inhibition, Binding of Organometallics, and Thermally Induced CO Release in an MFU-4-Type Metal–Organic Framework Scaffold with Open Bidentate Bibenzimidazole Coordination Sites. Inorganic Chemistry, 61(41), 16380-16389.
  Röß-Ohlenroth, Richard; Kraft, Maryana; Bunzen, Hana & Volkmer, Dirk
  
• MOF 2022 - 8th International Conference on Metal-Organic Frameworks and Open Framework Compounds, 2022, Dresden, Germany, oral presentation, topic: “From Assembly of Metal Hydrogen-Bonded Organic Frameworks with Pre-Built Kuratowski SBUs towards Metal-Organic Framework Dyads”
  Richard Röß-Ohlenroth
  
• Synthesis, Thermal Stability and Magnetic Properties of an Interpenetrated Mn(II) Triazolate Coordination Framework. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie, 648(16).
  Röß‐Ohlenroth, Richard; Hirrle, Marcel; Kraft, Maryana; Kalytta‐Mewes, Andreas; Jesche, Anton; Krug, von Nidda Hans‐Albrecht & Volkmer, Dirk
  
• 2H NMR studies on the dynamics of supercooled water in a metal–organic framework. The Journal of Chemical Physics, 159(3).
  Schiller, Verena; Knippen, Katharina; Loidl, Alois; Lunkenheimer, Peter; Volkmer, Dirk & Vogel, Michael
  
• Frustration on a centered pyrochlore lattice in metal-organic frameworks. Physical Review Research, 5(2).
  Nutakki, Rajah P.; Röß-Ohlenroth, Richard; Volkmer, Dirk; Jesche, Anton; von Nidda, Hans-Albrecht Krug; Tsirlin, Alexander A.; Gegenwart, Philipp; Pollet, Lode & Jaubert, Ludovic D. C.
  
• Systematische Entwicklung und Charakterisierung neuartiger homochiraler Metall-Organischer Koordinationsverbindungen mit Azol-basierten Liganden, Universität Augsburg, 2023. Dissertation
  K. Knippen
  
• Unveiling the atomistic and electronic structure of NiII–NO adduct in a MOF-based catalyst by EPR spectroscopy and quantum chemical modelling. Physical Chemistry Chemical Physics, 25(23), 15702-15714.
  Thangavel, Kavipriya; Bruzzese, Paolo Cleto; Mendt, Matthias; Folli, Andrea; Knippen, Katharina; Volkmer, Dirk; Murphy, Damien M. & Pöppl, Andreas
  
• Enantioselective enrichment of chiral 1-phenylethanol in the camphor-based chiral metal–organic framework CFA-22. CrystEngComm, 26(15), 2051-2055.
  Röβ-Ohlenroth, Richard; Knippen, Katharina; Kraft, Maryana & Volkmer, Dirk