Gemischtvalente makrozyklische Rutheniumkomplexe als molekulare geschlossene Leiterschleifen

• Antragsteller: Professor Dr. Rainer Winter
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 491289713

Das hier beantragte Projekt verfolgt zwei wesentliche Ziele:1) Die Synthese und umfassende Untersuchung von makrozyklischen Tri- und Tetrarutheniumkomplexen, die eine starke elektronische Kopplung in gemischtvalenten Oxidationszuständen aufweisen. Zu diesem Zweck werden wir selbstkomplementäre Monorutheniumkomplex-Bausteine ​​mit hemilabilen, heterozyklischen Chelatliganden verwenden, die eine durchgängige pi-Konjugation zwischen der Ethinylfunktion und der jeweiligen chelatisierend koordinierenden Funktionalität bieten.2) Die experimentelle Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeiten dieser molekularen Leiterschleifen. Dazu werden wir ein STM-basiertes Gerät zur Durchführung von Leitfähigkeitsmessungen an Einzelmolekülen nutzen, welches wir anhand von Konstruktionsplänen der geschätzten Kollegin Latha Venkataraman selbst aufgebaut und im Jahr 2019 erfolgreich in Betrieb genommen haben. Um derartige Messungen durchführen zu können, werden wir ankergruppenmodifizierte makrozyklische Komplexe aus Teilprojekt 1) sowie neue, Ankergruppen-modifizierte Derivate literaturbekannter Makrozyklen mit nachgewiesen hoher Delokalisierung in gemischtvalenten Zuständen verwenden. Die Ankergruppen sollen sicherstellen, dass die Testmoleküle an die nanoskaligen Goldelektroden des STM-Aufbaus binden. Mit diesem Projekt betreten wir Neuland, indem wir erstmals derartige Untersuchungen an metallamakrozyklischen Strukturen durchführen. Die Verfügbarkeit und erfolgreiche Implementierung eines STM-Break-Junction-Setups in einer starken synthetischen Gruppe versetzt uns in eine ideale Position, um grundlegende Fragen zur elektrischen Leitfähigkeit in solchen Systemen zu beantworten, insbesondere wie sich elektronische Kopplung durch den Raum oder über chemische Bindungen im Hinblick auf die Effizienz des Ladungstransports auf molekularer Ebene miteinander vergleichen und ob die Verfügbarkeit von zwei parallelen Leiterbahnen metallazyklische Strukturen ihren linearen Analogen überlegen macht.Im Erfolgsfall wird uns dieses Projekt an die Front der Forschung zu molekular leitfähigen Systemen führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen