Die Suche nach frühen Actiniden-Wismut-Mehrfachbindungen

• Antragsteller: Dr. Kushik Kushik
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 578146646

Dieses Projekt eröffnet ein neues Forschungsfeld in der Schwermetallchemie durch die Synthese und Charakterisierung der ersten Uran–Wismut-Mehrfachbindungen. Während die Bindung von Uran mit leichteren Elementen der Gruppe 15—Phosphor, Arsen und Antimon—bereits untersucht wurde, bleibt Wismut bislang das fehlende Bindeglied. Aufgrund seiner großen Atomgröße, hohen Ordnungszahl und ausgeprägten relativistischen Effekte sind ungewöhnliche Orbitalwechselwirkungen und Bindungseigenschaften zu erwarten, die jedoch in der Actinidenchemie noch völlig unerforscht sind. Die Schließung dieser Wissenslücke wird ein vollständigeres Bild der Kovalenztrends innerhalb der Pnictogenreihe ermöglichen und Erkenntnisse liefern, die mit leichteren Homologen nicht zugänglich sind. Die Forschung verfolgt eine ligandenbasierte Strategie, bei der Uran(III)- und Uran(IV)-Vorstufen mit neu entwickelten Bismut-Transferreagenzien umgesetzt werden, darunter sterisch abgeschirmte Bismuthydride, kationische und anionische Organobismut-Verbindungen sowie siliziumsubstituierte Bismutkomplexe. Diese Vorstufen werden in Zusammenarbeit mit führenden Synthesegruppen hergestellt und mit maßgeschneiderten Uran-Komplexen umgesetzt, die von robusten multidentaten Liganden wie TrenTIPS gestützt werden. Durch gezieltes sterisches und elektronisches Design soll die selektive Aktivierung von Bi–H-Bindungen, Hydridtransfer und stufenweise Eliminierungsprozesse hin zu terminalen U=BiR-Motiven begünstigt werden. Die resultierenden Komplexe werden umfassend charakterisiert—mittels Röntgenkristallographie, NMR-Spektroskopie und computergestützter Bindungsanalyse—um detaillierte Vergleiche mit bekannten U=Pn-Systemen (Pn = P, As, Sb) zu ermöglichen. Diese Kombination aus synthetischer Innovation und tiefgehender Analyse wird klären, wie relativistische und elektronische Faktoren die Stabilität, Reaktivität und Kovalenz der schwersten Actiniden–Pnictogen-Bindungen beeinflussen. Neben der fundamentalen Bedeutung sind die gewonnenen Erkenntnisse für praktische Herausforderungen relevant, wie z. B. das Management radioaktiver Abfälle (verbesserte selektive Trennung von Actiniden aus Spaltprodukten), die Entwicklung hochselektiver Extraktionsmittel für das Recycling von Kernmaterialien sowie die Konzeption neuer Katalysatorsysteme für nachhaltige chemische Prozesse. Durch die Verbindung von Hauptgruppen-, f-Block- und Ligandendesignchemie schafft das Projekt ein seltenes und wertvolles Kompetenzprofil, das Grundlagenforschung und praktische Anwendungen miteinander verknüpft. Damit leistet es sowohl einen Beitrag zum Fortschritt der Anorganischen Chemie als auch zum Aufbau strategisch wichtiger Forschungskompetenzen in Deutschland.

• DFG-Verfahren: Stelle