Die Chemie transienter Spezies in Wasserclustern

• Antragsteller: Professor Dr. Martin K. Beyer
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5456650

Reaktionen transienter Spezies in wässriger Lösung sind von fundamentaler Bedeutung für so verschiedene Bereiche wie die Elektrochemie und die Radiochemie. Die biologische Wirkung ionisierender Strahlung, wie sie in der Tumortherapie eingesetzt wird, ist eng verknüpft mit der Reaktivität des hydratisierten Elektrons in der lebenden Zelle. Die chemischen Eigenschaften dieser Spezies sind selbst nach Jahrzehnten intensiver Forschung noch immer nicht entschlüsselt. Dies liegt an der kurzen Lebensdauer des hydratisierten Elektrons in wässriger Lösung. Im Nanotröpfchen lässt sich ein einzelnes hydratisiertes Elektron stabilisieren und mit einem einzelnen neutralen Molekül zur Reaktion bringen. Ein Cluster mit 50 Wassermolekülen ist bereits groß genug, um typische Reaktionen der flüssigen Phase zu ermöglichen, z.B. Neutralisationsreaktionen oder Fällungsreaktionen. Ein anderes Beispiel für transiente Spezies stellen einwertige Übergangsmetallionen dar, die in wässriger Lösung schnell disproportionieren. Im Cluster ist dieser Abbaumechanismus abgeschaltet, weil jeweils nur ein Metallion isoliert vorliegt. Die Eigenschaften dieser Ionen in Lösung sind weitgehend unbekannt, aber äußerst interessant, spielen sie doch eine große Rolle in elektrochemischen Prozessen. Im vorliegenden Projekt wird die Chemie dieser transienten Spezies systematisch untersucht. Dazu wird die Fourier-Transform-Ion- Zyklotronresonanz-Massenspektrometrie in Verbindung mit quantenchemischen Rechnungen eingesetzt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen