Manipulation der Ladungs- und Spinzustände von Metallatomen und Clustern in Fullerenen

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Knupfer; Dr. Alexey A. Popov
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie ; Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 396256051

In diesem Projekt werden solche endohedralen Metallofullerene (EMF) identifiziert und umfassend charactirisiert, die eine endohedrale Redoxaktivität aufweisen. Dies sind Metallofullerene, in denen sich als Konsequenz eines Redoxprozesses der Spin- und der Ladungszustand der eingeschlossenen Metallatome ändert. Neue EMF mit endohedraler Redoxaktivität werden im Projekt zunächst synthetisiert. Das elektrochemische Verhalten wird umfassend untersucht, und die Ladungszustände in Lösung werden in-situ mittels VIS-NIR, EPR und NMR Spektroelektrochemie charakterisiert. Die elektronischen Eigenschaften in kondensierter Form (als Film und Kristall) werden komplementär dazu mit Valenzband- und Rumpfniveau-Photoelektronenspektroskopie (PES) sowie Elektronen-Energieverlustspektroskopie bestimmt. Weiterhin werden Mischfilme aus den EMF mit starken Elektronenakzeptoren (F4TCNQ, F2TCNQ, und TCNQ) hergestellt und mit diesen Methoden charakterisiert. Für EMF mit kleinen Oxidationspotentialen und dem stärksten Akzeptor F4TCNQ werden darüber hinaus geordnete Grenzflächen präpariert und mit PES untersucht. Ihre magnetischen Eigenschaften werden mit SQUID-Magnetometrie untersucht. Für die EMF-Akzeptor Paare mit größtem Ladungstransfer werden wir Einkristalle für weiterführende Untersuchungen wachsen. Die Gesamtheit der Resultate aus den Experimenten in Lösung und kondensierter Form werden im Detail verglichen und gemeinsam mit Hilfe von DFT-Rechnungen analysiert und interpretiert. Unsere Resultate werden helfen, EMF zu etablieren, die magnetisch oder elektronisch durch äußere Einflüsse wie Ladungstransfer an Grenzflächen geschaltet werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen