Wissenschaft + Forschung

Fluorverteilung in Materialien | Mit einer Methode von Saijo und Kolleg:innen lässt sich bestimmen, wie viel Fluor in Materialien enthalten und wie es verteilt ist. Hierbei beschichten die Forschenden die Probenoberfläche zunächst mit Ba; dieses reagiert per Laserablation (LA) im Plasma mit F zu [BaF]+, das in einem ICP-QQQ-MS detektiert wird.Die Fluorverteilung ist beispielsweise wichtig bei Glaswerkstoffen: Davon hängen chemische Beständigkeit, Kristallisationsverhalten sowie mechanische und optische Eigenschaften ab. BM<img alt="image" src="https://eu-central-1.graphassets.com/Aype6X9u2QGewIgZKbFflz/cmpoz3t8jhdsk07umf04q1tex" data-strapi-src="https://cdn.gdch.de/prod/nadc20264156330_gra_0001_a_9b168d9179.png">Säurelabile Polymere aus nachwachsenden Rohstoffen | Mit einer ringöffnenden Metathesepolymerisation (ROMP) synthetisieren Chen et al. Polymere aus 2,3-Dihydrofuran (DHF) und Oxanorbornen-Monomeren, die aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden. Die Monomere copolymerisieren alternierend in Minuten bis Stunden annähernd quantitativ und ergeben Polymere mit vorhersagbaren Molmassen (Đ &lt; 1,3). Durch lebende Polymerisation lassen sich auch Blockcopolymere bilden. Die Monomere binden eher head-to-head (HH) an die Polymerkette als head-to-tail (HT) (HH:HT ≈ 74:26), was DFT-Rechnungen zufolge an der Reaktionskinetik liegt. Die Materialien lassen sich bis zu 1286 % dehnen, und die Glasübergangstemperatur ist einstellbar zwischen 47 und 82 °C. Das Enolether-Rückgrat lässt sich sauer vollständig zu niedermolekularen Produkten abbauen. CC<img alt="image" src="https://eu-central-1.graphassets.com/Aype6X9u2QGewIgZKbFflz/cmpoz3wpjhbzk07uxpm1sbhtb" data-strapi-src="https://cdn.gdch.de/prod/nadc20264156330_gra_0002_a_628107dc8c.png">Reversible [2+2]-Cycloaddition lässt Kristalle hüpfen | Strahlt UV-Licht auf ein bestimmtes Koordinationspolymer mit Olefingruppen, finden darin [2+2]-Cycloadditionen statt. Beim Erwärmen öffnen sich die Ringe wieder. Die Verbindung der Gruppe um Naumov ist ein kristallines zweidimensionales zinkhaltiges Koordinationspolymer mit drei kristallographisch unterscheidbaren Olefingruppen – auch Produkt und alle Zwischenstufen sind kristallin. So verfolgten die Forschenden die Umwandlung: Bei der Photodimerisierung und der thermisch induzierten Rückreaktion ändert sich die Verbindung mechanisch; der ganze Kristall hüpft bei der Phasenumwandlung, bleibt aber intakt. CHWenn in kleinen Kernreaktoren Barium ausfällt | Kleine modulare Kernreaktoren (small modular reactors, SMR) sind Reaktoren, die in einer Fabrik hergestellt und dann an den Einsatzort gebracht werden. Als eine Möglichkeit gelten Systeme, in denen der nukleare Brennstoff in flüssigem Salz gelöst ist (molten salt reactors, MSR).Alders et al. untersuchten das Verhalten einer typischen Salzschmelze, dem Eutektikum aus NaCl, ThCl4 und UCl3, wenn beim Reaktorbetrieb die Konzentration von Spaltprodukten zunimmt. Dabei tritt eine Ba3U2Cl12Phase auf, die ausfallen könnte, wenn die Ba-Konzentration 1,5 Mol-% bezogen auf Uran überschreitet. Da bei etwa jeder achten Kernpaltung ein Bariumkern entsteht, könnte das Ausfallen den Betrieb eines MSR behindern. In Betrieb ist derzeit ein (Forschungs-)SMR mit Salzschmelze in China. ES<img alt="image" src="https://eu-central-1.graphassets.com/Aype6X9u2QGewIgZKbFflz/cmpoz3znah8w407t4s4vt1mrd" data-strapi-src="https://cdn.gdch.de/prod/nadc20264156330_gra_0003_a_2228d643ad.png">Radikalischer Bor-Heterocyclus | Niedervalente Borverbindungen lassen sich meist nur herstellen, wenn sie durch Lewis-Basen stabilisiert werden. Besonders häufig zersetzen sie sich, wenn die Reduktionsmittel mehr als ein Elektron übertragen.Die Gruppe um Piers von der Universität Calgary, Kanada, hat nun eine radikalische cyclische Borverbindung hergestellt. Dazu reduzierten die Forschenden einen difluorierten β-Diketiminat-Bor-Komplex mit KC8, der das Bor-Atom erst einfach und anschließend zweifach reduziert. So isolierten sie reduzierte radikalische N-B-N-Heterocyclen. Normalerweise würde bei einer solchen Reaktion KF eliminiert werden, die Liganden verhindern das jedoch: Die Pyridylgruppen binden zusammen mit einem Kronenether das entstehende Kaliumion. Das Fluorid bleibt am Borzentrum und stabilisiert die reduzierte Spezies zusätzlich. FT<img alt="image" src="https://eu-central-1.graphassets.com/Aype6X9u2QGewIgZKbFflz/cmpoz42n1hdz807umcip87k76" data-strapi-src="https://cdn.gdch.de/prod/nadc20264156330_gra_0004_a_9f4175aa4f.png">Frostschutz-Proteine fluoreszenzmarkiert | Die Forschungsgruppe um Voets von der TU Eindhoven untersucht Proteine, die die Bildung großer Eiskristalle verhindern, wodurch unter anderem Arktisfische nicht einfrieren. Die Autor:innen markierten die Proteine mit Fluoreszenzfarbstoffen, um spektroskopisch die Adhäsion der Proteine an die Eiskristalle zu untersuchen. Wie sich herausstellte, stören die Marker die Proteine nicht, obwohl sie selbst Proteine sind. Unter den getesteten Markern gibt es eine Ausnahme: Wird HaloTag C-terminal gebunden, ist das Protein zehnmal so aktiv. JLOlefine direkt dehydrieren | Mit einer Methode der Jiao-Gruppe lassen sich die Alkene (1) direkt dehydrieren. Die Forschenden der Universität Peking setzten dazu Selenanthrenoxid (2) und Trifluormethansulfonsäureanhydrid zum Selenanthrenium-Dikation um. Dieses addiert an das Olefin, und wird Base zugegeben, eliminiert das Addukt zu den Alkinen (3) und Selenanthren.Die Ausbeuten für interne Alkine sind höher als für terminale Alkine. Anders als gängige Dehydrierungen benötigt die Reaktion keine Hitze und nur stöchiometrische Mengen an Reagenzien. UJ<img alt="image" src="https://eu-central-1.graphassets.com/Aype6X9u2QGewIgZKbFflz/cmpoz45fohe2q07umd9ms16t0" data-strapi-src="https://cdn.gdch.de/prod/nadc20264156330_gra_0005_a_6fd1d62957.png">Die Forschungsnotizen verfasst haben:Céline Calvino (CC) ist Nachwuchsgruppenleiterin an der Universität Freiburg, wo sie an photoresponsiven Polymeren forscht.Constantin Hoch (CH) ist außerplanmäßiger Professor für anorganische Chemie an der LMU München.Ullrich Jahn (UJ) ist Gruppenleiter an der Tschechischen Akademie der Wissenschaften, wo er zu Naturstofftotalsynthese forscht.Jannika Lauth (JL) ist Juniorprofessorin in Tübingen und Gruppenleiterin in Hannover, wo sie mit Laserpulsen 2-D-Materialien untersucht.Björn Meermann (BM) leitet die anorganische Spurenanalytik an der BAM, und er ist Privatdozent an der TU Bergakademie Freiberg.Erik Strub (ES) ist Arbeitsgruppenleiter an der Universität Köln für Nuklearchemie und Analytikanwendungen.Frank Tambornino (FT) ist Nachwuchsgruppenleiter für anorganische Chemie an der Universität Marburg.<ul class="references" cited="no" style="numbered" xml:id="nadc20264156330-bibl-0001"><li xml:id="nadc20264156330-bib-0001">1 J. Anal. At. Spectrom., doi: 10.1039/d6ja00073h</li><li xml:id="nadc20264156330-bib-0002">2 Commun. Chem., doi: <accessionid ref="info:doi/10.1038/s42004-026-02016-4">10.1038/s42004-026-02016-4</accessionid></li><li xml:id="nadc20264156330-bib-0003">3 Cryst. Growth Des., doi: <accessionid ref="info:doi/10.1021/acs.cgd.6c00170">10.1021/acs.cgd.6c00170</accessionid></li><li xml:id="nadc20264156330-bib-0004">4 Nucl. Mater. Energy, doi: 10.1016/j.nme.2026.102128</li><li xml:id="nadc20264156330-bib-0005">5 Inorg. 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Meldung

Notizen aus der Forschung

Fluorverteilung in Materialien | Mit einer Methode von Saijo und Kolleg:innen lässt sich bestimmen, wie viel Fluor in Materialien enthalten und wie es verteilt ist. Hierbei beschichten die Forschenden die Probenoberfläche zunächst mit Ba; dieses reagiert per Laserablation (LA) im Plasma mit F zu...

Aduc-Preisträger Alex J. Plajer untersucht, wie sich Schwefel, Selen und Übergangsmetalle in Polymergerüste integrieren lassen. Dazu nutzt er selektive Co- und Terpolymerisationen sowie supramolekulare Polymere auf Basis definierter Metallkomplexe. So ergeben sich Materialien, deren Eigenschaften sich mit rein organischen Polymeren schwer erreichen lassen.Jährlich fallen bei der Erdölförderung Millionen Tonnen Schwefel an – ein Rohstoff, der nicht effizient genutzt wird. Dabei lassen sich daraus Polymere herstellen, die auf Licht oder Nukleophile reagieren und deren Materialeigenschaften einzigartig sind. Deshalb konstruieren wir Polymermaterialien, bei denen Elemente wie Schwefel, die sonst eher der Anorganik zugeschrieben werden, die Synthese und Eigenschaften bestimmen.<link href="#nadc20264157650-fig-0001">DieCopolymerisation von CS₂ und Epoxiden gilt als unselektiv: Neben Polydithiocarbonaten entstehen Monothio-, Trithio- und Carbonate.1) Zugrunde liegen den Reaktionen Umlagerungen zwischen Schwefel- und Sauerstofffunktionen. Dabei bilden sich zunächst Dithiocarbonate, die labil gegenüber intramolekularen Angriffen sind, wobei Thiolate entstehen. Diese reagieren konkurrierend zu Trithiocarbonaten oder Monothiocarbonaten. Vergleichbare Prozesse erklären auch, warum sich die Sequenzen von Thioanhydrid/Epoxid- und verwandten Systemen schlecht kontrollieren lassen.2)<figure xml:id="nadc20264157650-fig-0001"><figure><img alt="image" src="https://eu-central-1.graphassets.com/Aype6X9u2QGewIgZKbFflz/cmpoz64w0hg3t07umidyuaifm" data-strapi-src="https://cdn.gdch.de/prod/nadc20264157650_fig_0001_a_7658e2f1be.png"><figcaption><label>Abb.1: </label>a) Bei schwefelhaltiger Polymerisation entstehen oft Mischreaktionen der Sauerstoff- und Schwefelzentren, was die Materialeigenschaft beeinflusst. b) Eine in unserer Gruppe entwickelte selektive Umsetzung zu schwefelhaltigen Polymeren. c) Alkylfunktionalisierte Zn-Salphen-Komplexe assemblieren koordinativ durch Faserbildung zu lumineszenten Organogelen. Polyethylenglykol-funktionalisierte Varianten gelieren Wasser, indem sie Wassermoleküle in supramolekulare Fasern einbauen. [C]: Katalysator</figcaption></figure></figure>Wie sich trotz dieser Unordnung in der Mikrostruktur zeigt, bestimmen primär die Schwefelzentren viele Materialeigenschaften. Schwefelhaltige Polymere haben systematisch höhere Brechungsindizes, koordinieren an Übergangsmetalle und reagieren mit UV-Licht und Nukleophilen wie Aminen schneller als reine Sauerstoffanaloga.3,4)<h2 type="main">Umlagerungen unterbinden</h2>Eine unserer zentralen Strategien ist es daher, solche Umlagerungen zu unterbinden. Wird CS₂ mit Oxetan statt Epoxiden polymerisiert, entstehen nahezu quantitativ lineare Polydithiocarbonate.5) Oxetan begünstigt die Propagation unter anderem durch seine Ringgröße; verschiedene Katalysatoren bestätigen diese Monomerabhängigkeit.6) Das resultierende Polymer ist teilkristallin (Tm ≈ 90 °C) und verarbeitbar – anders als die amorphen Produkte unselektiver Reaktionen.Darauf aufbauend entwickelten wir weitere selektive Systeme. Thioanhydride und Oxetane liefern alternierende Ester-Thioester-Strukturen.7) Isothiocyanate mit Oxetanen ergeben Poly(thioimidocarbonate) mit Schmelzpunkten bis 180 °C.8) Ersetzt man S durch Se, steigen diese Werte auf etwa 240 °C. Der Trend O &lt; S &lt; Se liegt an stärkeren van-der-Waals-Wechselwirkungen schwererer Chalcogene.Neben selektiven Copolymerisationen nutzen wir die Umlagerungen auch gezielt für Terpolymerisationen dreier Monomere A, B und C. CS₂ und elementarer Schwefel reagieren unter Lithiumkatalyse zu periodischen (ABAC)n-Sequenzen, in denen Monothiocarbonate und Oligosulfide alternieren.9–12) Die eingebauten –Sx–Einheiten lassen sich aktivieren und nachträglich vernetzen, etwa für wiederverwendbare Klebstoffe.<h2 type="main">Metallkomplexe als Bausteine</h2>Neben der Schwefelchemie treiben uns andere Fragen um – und zwar schlicht aus Neugier. Was passiert, wenn man Metallkomplexe, die eigentlich als kleine Moleküle bekannt sind, dazu bringt, sich wie Polymerbausteine zu verhalten? Lassen sich damit Strukturen aufbauen, die organische Polymere allein nie erreichen könnten? Diese Fragen haben uns in die supramolekulare Polymerisation mit Übergangsmetallkomplexen geführt – am Anfang ohne konkretes Anwendungsziel.13)Ein Schwerpunkt liegt auf Zink-Salphen-Komplexen, deren Ligandenstruktur Stapelbildung und Gelierung steuert. In unpolaren Lösungsmitteln bilden diese Komplexe temperaturabhängige Stapelstrukturen.14) Indem wir das π-System des Liganden variierten, identifizierten wir Derivate, die sich beim Abkühlen selbst organisieren und Organogele bilden. Wie Elektronentomographie und Streuexperimente zeigen, bündeln sich gelierende Varianten zu parallelen Stapeln, deren Liganden die Steifigkeit bestimmen.Ein Polyethylenglykol-funktionalisierter Komplex verhält sich anders: In Wasser wirken Wassermoleküle in der Struktur als Co-Monomere und koordinieren zwischen benachbarten Metallzentren.15) Gleichzeitig vermitteln sie Wasserstoffbrücken zu den Liganden, wodurch hohle, hochgeordnete Fasern entstehen, die bei bestimmten Konzentrationen Hydrogele bilden. Funktionelle Gruppen an der Oberfläche erkennen selektiv chirale kleine Moleküle, wobei in der Struktur fixiertes Wasser steuert, wie Informationen zu Chiralität entlang der supramolekularen Achse weitergegeben werden. Indem wir das Zink-Salphen-Motiv an thermoresponsives Poly(N-isopropylacrylamid) (Pnipam) koppeln, kontrollieren wir nicht mehr nur die Faser-, sondern auch die Überstrukturebene. Die Strukturen reagieren auf Temperatur, Ionenstärke und Co-Lösungsmittel und bilden reversible Hydrogele.<h2 type="main">Drei Fragen an den Autor: Alex J. Plajer</h2>Was erachten Sie als Forscher als Durchbruch? Ich möchte meine Studierenden und Mitarbeitenden so führen, dass sie selbst die Probleme durchdringen. Als Durchbruch erachte ich es immer, wenn sie von selbst auf aufregende Ergebnisse stoßen.Meine besten Ideen kommen mir dann, wenn ich es am wenigsten erwarte, und nie dann, wenn ich es unbedingt will.Was ist der größte Erfolg Ihrer Forscherkarriere? Ich bin besonders stolz darauf, dass es mir gelungen ist, Wassermoleküle für die supramolekulare Polymerisation in Wasser als Lösemittel zu nutzen.Alex J. Plajer ist seit dem Jahr 2023 Juniorprofessor an der Universität Bayreuth. Zuvor arbeitete er als Liebig-Stipendiat an der FU Berlin. Promoviert hat er im Jahr 2020 an der Universität Cambridge, woran er einen Podstdoc-Aufenthalt in Oxford anschloss.<img alt="image" src="https://eu-central-1.graphassets.com/Aype6X9u2QGewIgZKbFflz/cmpoz68m6hg6n07um72zq9xqg" data-strapi-src="https://cdn.gdch.de/prod/nadc20264157650_gra_0001_a_a0c70ba09a.png">Foto: privat<ul class="references" cited="no" style="numbered" xml:id="nadc20264157650-bibl-0001"><li xml:id="nadc20264157650-bib-0001">1 J. Stephan, M. R. Stühler, S. M. Rupf, S. Neale, A. J. Plajer, Cell Rep. Phys. Sci. 2023, 101510</li><li xml:id="nadc20264157650-bib-0002">2 M. R. Stühler, M. Kreische, C. Fornacon-Wood et al., Chem. Sci. 2024, 15, 19029</li><li xml:id="nadc20264157650-bib-0003">3 J. Stephan, M. R. Stühler, C. Fornacon-Wood et al., Polym. Chem. 2025, 16, 1003</li><li xml:id="nadc20264157650-bib-0004">4 C. Gallizioli, M. Sebastian, M. Cornelsen, C. Rossner, A. J. Plajer, Eur. Polym. J. 2025, 241, 114373</li><li xml:id="nadc20264157650-bib-0005">5 C. Fornacon-Wood, B. R. Manjunatha, M. R. Stühler et al., Nat. Commun. 2023, 14, 4525</li><li xml:id="nadc20264157650-bib-0006">6 B. R. Manjunatha, K. S. Marcus, R. M. Gomila, A. Frontera, A. J. Plajer, Green Chem. 2025, 27, 3494</li><li xml:id="nadc20264157650-bib-0007">7 C. Fornacon-Wood, M. R. Stühler, C. Gallizioli et al., Chem. Commun. 2023, 59, 11353</li><li xml:id="nadc20264157650-bib-0008">8 J. Stephan, J. L. Olmedo-Martínez, C. Fornacon-Wood et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202405047</li><li xml:id="nadc20264157650-bib-0009">9 P. Deglmann, S. Machleit, C. Gallizioli, S. M. Rupf, A. J. Plajer, Cat. Sci. Tech. 2023, 13, 2937</li><li xml:id="nadc20264157650-bib-0010">10 D. Silbernagl, H. Sturm, A. J. Plajer, Polym. Chem. 2022, 13, 3981</li><li xml:id="nadc20264157650-bib-0011">11 C. Gallizioli, D. Battke, H. Schlaad, P. Deglmann, A. J. Plajer, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202319810</li><li xml:id="nadc20264157650-bib-0012">12 C. Gallizioli, P. Deglmann, A. J. Plajer, Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202501337</li><li xml:id="nadc20264157650-bib-0013">13 M. R. Stühler, A. J. Plajer, Polym. Chem. 2025, 16, 2799</li><li xml:id="nadc20264157650-bib-0014">14 M. R. Stühler, H. Makki, D. Silbernagl et al., Adv. Funct. Mater. 2025, 2507793</li><li xml:id="nadc20264157650-bib-0015">15 M. R. Stühler, H. Makki, T. Hilal et al., Adv. Mater. 2026, e19933</li></ul>

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