Synthese und elektronische und magnetische Eigenschaften von neuen Fullerenen mit Hybrid-Lanthanoid-Übergangsmetall-Clustern

• Antragsteller: Dr. Alexey A. Popov
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 200062745

Das Projekt umfasst die Synthese endohedraler Metallofullerene (EMF - Fullerene mit Metallatomen oder Clustern im Inneren) mit verbesserten elektronischen, optischen und magnetischen Eigenschaften. Dabei wird die spezifische Wechselwirkung zwischen endohedralem Cluster und den verschiedenen Kohlenstoff-Käfigen systematisch untersucht. Neue EMF mit trimetallischen Nitridclustern auf der Basis verschiedener 4f- sowie 3d- und 4f-Metallatome und deren Kombinationen in einem Molekül werden synthetisiert. Die elektronische Struktur der EMF wird in elektrochemischen und spektroskopischen Untersuchungen erfasst und mit quantenchemischen Rechnungen untermauert. Der Valenzzustand der eingeschlossenen Metallatome wird mit XPS Untersuchungen erfasst. Die Lumineszenz-Eigenschaften sowie Ladungs- und Energietransfer in photoangeregten Staaten werden mit der zeitaufgelösten Lumineszenz-Spektroskopie studiert. Diese Messungen werden erweitert um elektrochemische und in situ-ESR-Vis-NIR-spektroelektrochemische Untersuchungen der verschiedenen geladenen Zuständen der EMF. Die magnetischen Eigenschaften von EMF mit 4f- und 4f 3d-Metallen werden hinsichtlich des Einflusses der magnetischen Metallatome auf den Käfig, die Natur der Metall-Metall-Austausch-Wechselwirkungen im Cluster und des molekularen Magnetismus in den neuen EMF untersucht. Der Einfluss der Ladungstransfers auf die magnetischen Eigenschaften der EMF wird sowohl experimentell als auch in theoretischen Berechnungen untersucht. Insbesondere die Interpretation der experimentellen Ergebnisse durch DFT Berechnungen der molekularen Strukturen soll Aufschluss über die spektroskopischen Eigenschaften und die Dynamik der Atome und Cluster sowie über die endohedrale Spindichteverteilung liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen