Angewandte Chemie

Cover image for Vol. 127 Issue 23

Chefredakteur: Peter Gölitz, Stellvertreter: Neville Compton, Haymo Ross

Online ISSN: 1521-3757

Associated Title(s): Angewandte Chemie International Edition, Chemistry - A European Journal, Chemistry – An Asian Journal, ChemistryOpen, ChemPlusChem, Zeitschrift für Chemie

Den vollständigen Artikel und die Anschrift des Autors finden Sie in Angew. Chem 2001, 113 (4), 733 - 737

Nr. 04/2001

Ein Football aus Gallium

Eine Gallium-Clusterverbindung
mit außergewöhnlicher Struktur

Für das Gebiet der molekularen Elektronik sind Wissenschaftler auf der Suche nach Molekülen, die als winzigste Bauteile anstatt der klassischen elektronischen Komponenten (z.B. Transistoren) eingesetzt werden könnten. Große Erwartungen knüpfen sich etwa an die Verbindungsklasse der metalloiden Cluster (engl. cluster = Haufen). Metalloide Cluster bestehen aus einem "Haufen" von Metallatomen, der von einer nichtmetallischen Schutzhülle (Liganden) umgeben ist. Das entscheidende Charakteristikum: Die Anzahl der Metall-Metall-Kontakte übersteigt die der Metall-Ligand-Bindungen. Der größte bisher strukturell charakterisierte Cluster dieser Art besteht aus 77 Aluminium-Atomen. Nun haben Hansgeorg Schnöckel und Andreas Schnepf dieses Ergebnis der eigenen Arbeitsgruppe getoppt: Mit der Synthese und strukturellen Charakterisierung eines Clusters aus 84 Gallium (Ga)-Atomen.

Schwarze, metallisch glänzende Kristalle, so die makroskopische Erscheinungsform der neuen Clusterverbindung, zeigen auf atomarer Ebene eine unerwartete Struktur. 64 der Ga-Atome sind "nackt", das heißt sie gehen keine Wechselwirkungen mit Liganden ein. Die Anordnung dieser "nackten" Gallium-Atome interpretieren die Forscher so: 32 Ga-Atome ordnen sich in einer länglichen Form ähnlich einem amerikanischen Football an, der außen mäanderförmig von 30 weiteren "nackten" Ga-Atomen umgeben ist. Innerhalb des ansonsten hohlen Footballs befindet sich ein Gallium-Pärchen, dessen Bindung extrem kurz ist. Schnöckel: "Diese Anordnung ist bislang einzigartig im Bereich der Molekülverbindungen."

Die Topologie und die Bindungsverhältnisse innerhalb des Footballs erinnern weniger an die Verhältnisse, die im reinen Galliummetall vorherrschen, als an die Verbindungsklasse der Fullerene. (Fullerene sind käfigförmige Verbindungen aus Kohlenstoffatomen. Der bekannteste Vertreter besteht aus 60 Kohlenstoffen und sieht aus wie ein Fußball.) So kann der Ga84-Cluster als eine Art Bindeglied der metalloiden Cluster zu den Fullerenen interpretiert werden.

Im Kristall sind die Ga84-Einheiten so angeordnet, dass die Spitzen der Footbälle aufeinander zeigen. So entsteht ein Röhrenbündel aus Gallium-Clustern. "Für diese ungewöhnlichen Clusterstrukturen erwarten wir Besonderheiten etwa bei der elektrischen Leitfähigkeit - möglicherweise sind sie Supraleiter," spekuliert Schnöckel. An den Leitfähigkeitsmessungen der sehr empfindlichen Kristalle wird derzeit intensiv gearbeitet.

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