Funktionalisierung von Polyoxowolframaten im Kontext der molekularen Spintronik

• Antragstellerin: Natalya V. Izarova, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 428087658

Die Entwicklung einer molekülbasierten Spintronik – der Nutzung der Ladungstransportphänomene, die mit korrelierten molekularen Ladungs- und Spin-Zuständen assoziiert sind – bedarf besonderer molekularer Materialien, die eine weitreichende magnetische Funktionalisierung wie auch eine reproduzierbare elektrische Kontaktierung erlauben. Besonders viel Potential versprechen hier hochnukleare Strukturtypen der Polyoxowolframate: ihre hohe thermische Stabilität, die Möglichkeit zu vielen W(VI/)/W(V)-basierten Redoxprozessen, die mit minimalen Strukturänderungen einhergehen, und ihre Eigenschaften als mehrzähnige Liganden, die auch komplexe magnetische Heterometall-basierte Spinstrukturen stabilisieren.Im Zentrum dieses Projekts steht die Entwicklung neuartiger Synthesestrategien zur (Post-) Funktionalisierung solcher Systeme, mit dem Ziel, diese Moleküle präzise kontaktieren zu können, etwa in Rastertunnelmikroskopie-Experimenten. Dies würde erstmals eine systematische Untersuchung ihrer spintronischen Funktionalität ermöglichen. Das Projekt fokussiert dabei auf den Einsatz von Organophosphonaten und insbesondere Organoarsonaten, mit denen nach jüngsten Erkenntnissen besonders wichtige Aspektekontrolliert bzw. erzielt werden können: Ladungskontrolle und Löslichkeit, Stabilität in Lösung, Chemisorption an metallische Substrate, Ausbildung von geordneten Monolagen, neuartige Heterometall-Integration und Clusterstrukturen. Die Organoarsonat-Funktionalisierung kann hierbei verschiedene Limitierungen von anderen etablierten Methoden zur organischen Polyoxowolframat-Funktionalisierung umgehen. Neben dem Spintronik-orientierten Materialaspekt wird die bislang kaum bekannte Funktionalisierung von Polyoxowolframaten mit RAsO3-Gruppen mit hoher Wahrscheinlichkeit auch zu einer signifikanten Weiterentwicklung der Chemie der Polyoxowolframate führen, da nach vorläufigen Ergebnissen mit dieser Methodik auch gänzlich neue Clustertypen realisiert werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen