Reversible Assemblierung und Disassemblierung von Metall-Organischen Polyedern: Ein Weg zu dimensionskontrollierter Synthese funktionaler poröser Materialien

• Antragstellerin: Eunji Jin, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 557280007

Metall-organische Polyeder (MOPs) sind eine faszinierende Klasse von anorganisch-organischen Materialien. Sie bieten interne Porosität in den Käfigen, um kleine Moleküle für die Gasspeicherung, Trennung, Katalyse und sogar in der Medizin und im Umweltschutz zu verkapseln. Die Packung von MOPs in Kristallen ist schwer zu kontrollieren. Das Projekt schlägt eine neuartige Strategie für die reversible Assemblierung von MOPs in dimensionskontrollierte Netzwerkarchitekturen und die anschließende Auflösung dieser Netzwerke in die ursprünglichen MOPs vor. Neue Nanokäfige werden aus maßgeschneiderten organischen und anorganischen Bausteinen durch Oberflächenfunktionalisierung synthetisiert. Die synthetisierten Käfigmoleküle werden mit verschiedene Techniken wie DLS, NMR, MS usw. charakterisiert. Die reversible Bildung kovalenter Bindungen wird anhand von zwei unterschiedlichen Ansätzen untersucht: 1) Photochemische Reaktionen werden erforscht, um 0D-Nanokäfige in 3D-Netzwerke umzuwandeln. 2) Redoxreaktionen wie die Disulfidbildung werden für die dimensionskontrollierte Polymerisation der MOPs eingesetzt. Diese Transformationen können auch durch elektrochemische Methoden durchgeführt werden. Die Kinetik der Polymerisation kann durch elektroanalytische Techniken wie zyklische Voltammetrie analysiert werden. Die resultierenden 2D- und 3D-Netzwerke werden hinsichtlich ihrer Gasspeicherungs- und Adsorptionseigenschaften charakterisiert. Die reversible Vernetzung von MOPs in dimensionskontrollierte poröse Architekturen bietet enorme Chancen für die direkte Bildung poröser Materialien als Membranen, Beschichtungen und Monolithe, sogar additive Fertigung, als ein wichtiger Beitrag zur Entwicklung umweltfreundlicher Technologien in der Zukunft.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen