Photoaktivierung und Fixierung kleiner Moleküle mit Diradikalen

• Antragsteller: Professor Dr. Dirk M. Guldi; Professor Dr. Dominik Munz; Professor Dr. David Scheschkewitz
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 501479627

Die chemische Speicherung von Energie ist eine große Herausforderung. Im Kern geht es hierbei um die Umwandlung starker und energiereicher Bindungen, wie zum Beispiel in Stickstoff oder Kohlendioxid, in schwächere Bindungen. Idealerweise wird hierfür die Lichtenergie der Sonne direkt und ohne unerwünschte Zwischenschritte verwendet („Photoaktivierung“). Bisher werden dafür meist edle Übergangsmetalle verwendet, da diese die Energy des Lichtes in kleinere „Energiepakete“ zu unterteilen vermögen. In den letzten Jahren wurde jedoch eine Vielzahl niedrig-valenter Hauptgruppenverbindungen beschrieben, welche in Reaktivität und elektronischer Struktur den Übergangsmetallen ähneln. Idealerweise könnten somit in der Zukunft seltene und toxische Elemente durch reichhaltig vorhandene und auch ökologisch nachhaltigere Stoffe ersetzt werden. Moleküle mit sehr kleinen Grenzorbitalenergieabständen oder sogar einem Triplett-Grundzustand, wie bei Sauerstoff, nennt man Diradikal(oid)e. Auch in deren Isolierung und Beschreibung gab es enorme Fortschritte. Jedoch verbleibt wenig untersucht, wie solche Biradikale mit starken Bindungen reagieren. Ihre Photochemie ist sogar, abgesehen von transienten diradikalischen Zuständen und Acenen, weitestgehend unerforscht. Die Analogie ihrer elektronischen Struktur mit dieser der Übergangsmetalle sowie Sauerstoff legt jedoch eine sehr ähnliche Photoreaktivität nahe. In diesem Projekt werden wir zeigen, dass metallomimetische Diradikale, welche nur aus nachhaltigen Elementen aufgebaut sind, kleine Moleküle wie Stickstoff photoaktivieren und zu wertgesteigerten Produkten umsetzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Türkei
• Partnerorganisation: TÜBITAK The Scientific and Technology Research Council of Turkey
• Kooperationspartner: Professor Dr. Cem Burak Yildiz