Herstellung von alkalimetallierten molekularen organischen Hybridmaterialien im Fluss

• Antragsteller: Professor Dr. Hermann A. Wegner
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 570782710

Im Rahmen dieses Projekts soll ein einfach zu handhabendes, sicheres und effektives Durchflussverfahren für die Synthese alkalimetallierter organischer Verbindungen entwickelt werden. Durch die Einbeziehung von Inline-Analysetools wie IR-, UV-Vis-, EPR- und NMR-Spektroskopie wird solch eine Flußapparatur eine unkomplizierte Möglichkeit zur Charakterisierung und Untersuchung dieser Materialien bieten. Im Idealfall wird die Automatisierung der Anlage die Erstellung einer Bibliothek von Verbindungen mit den zugehörigen Daten ermöglichen, die als Grundlage für Anwendungen von Methoden maschinellen Lernens dienen. Dies wird die Entwicklung alkalimetallhaltiger organischer Materialien erleichtern, die auf bestimmte Anwendungen wie Supraleitung, Ferromagnetismus oder Katalyse zugeschnitten sind, oder auch dazu beitragen, Prozesse in Ionenbatterien zu erklären. Der Ansatz der Durchflusschemie bietet mehrere Vorteile: Hochreaktive Spezies können kontrolliert gehandhabt werden, die Versuchsbedingungen können zuverlässig reproduziert werden, und die Durchführung von Experimenten wird schneller und bequemer, sobald der Aufbau etabliert ist. Inline-Analysewerkzeuge ermöglichen eine genaue Überwachung der Prozesse und den Nachweis von Zwischenprodukten und instabilen Spezies, die unter klassischen Labor-Batch-Bedingungen nur schwer zu beobachten sind. Die Automatisierung eröffnet die Möglichkeit eines Hochdurchsatz-Screenings, das große Datenmengen erzeugt, die mit Hilfe von Lösungen der künstlichen Intelligenz analysiert werden können. Dieser Ansatz wird zu neuen Erkenntnissen über alkalimetallhaltige organische Spezies führen, Phänomene in verschiedenen Bereichen wie Katalyse und Energiespeicherung erklären und Grundlagenwissen für neue Anwendungen liefern. Vor allem mit dem Aufkommen von Alkaliionenbatterien hat die Wechselwirkung zwischen Alkalimetallen und organischen Materialien große Aufmerksamkeit erlangt. Während Lithiumbatterien gut etabliert sind, haben Natriumbatterien aufgrund ihrer geringeren Kritikalität mehr Aufmerksamkeit erlangt. Organische Elektroden haben sich als hocheffektiv erwiesen, doch fehlt es noch an einem allgemeinen Verständnis der Wechselwirkungen zwischen dem Metall und der organischen Komponente.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich, Slowenien
• Großgeräte: Upgrade für Lösungsmittelunterdrückung für benchtop NMR-Spektrometer
• Gerätegruppe: 1740 Hochauflösende NMR-Spektrometer
• Kooperationspartner: Dr. Denis Arcon; Professor Dr. Chris Ewels