Zum ersten Mal ist es Wissenschaftlern gelungen, ein bis dato für unmöglich gehaltenes Metallmolekül zu synthetisieren. Sie durchbrachen dafür die so genannte “Oxo-Mauer” und erzeugten stabile chemische Bindungen zwischen Platin und Sauerstoff. Da gerade Sauerstoff extrem instabil wird, wenn er mit bestimmten Metallen kombiniert wird, galt eine solche Verbindung bisher als nicht realisierbar. Der jetzt in der Zeitschrift Science vorgestellte Durchbruch birgt Potenzial für Anwendungen in Brennstoffzellen, Katalysatoren und die Chemie.
Chemische Bindungen zwischen Metallen und Sauerstoff finden sich in einer Vielzahl von Molekülen und Materialien. Doch sie werden immer instabiler, je mehr sich die beteiligten Elemente im Periodensystem von links nach rechts bewegen. Bis jetzt sind daher alle Versuche, Metall-Oxo-Verbindungen mit Edelmetallen wie Gold, Silber, Platin oder Iridium fehlgeschlagen.
“Die Existenz solcher Komplexe ist in vielen Foren diskutiert worden, aber bis zu unseren Arbeiten niemals realisiert. Da dieses Metall-Oxo eine einzigartige Verbindung ist, sollten sowohl seine physikalischen Eigenschaften als auch seine chemischen Reaktionen neue Einblicke gewähren“, erklärt Craig Hill, Chemie-Professor an der amerikanischen Emory Universität und Leiter der Studie.
„Sauerstoff ist normalerweise in seinem molekularen Zustand als O2 sehr reaktionsträge, wenn man aber diese Bindung kappt, reagiert es unberechenbar. In der Natur ist Eisen eines der geschicktesten Elemente in Bezug auf die Kontrolle des Sauerstoffs, es kann ein einzelnes Atom nehmen und es dahin transferieren, wo es es hin haben will“, ergänzt Hills Kollege Travis Anderson. „Wir wollten dieses „Geschick“ übertragen und auf andere Metalle anwenden.“
„Von den zwölf Metallen, die hinter dieser ‚Oxo-Mauer’ in den Spalten neun bis zwölf des Periodensystems stehen, ist es besonders spannend, dass wir einen Metall-Oxo-Komplex mit Platin erzeugen konnten, da dieses Metall eine wichtige Rolle in umweltfreundlichen Prozessen wie Katalysatoren spielt“, so Anderson weiter.
Katalysatoren in Autos nutzen einen Platinverbindung um mit Sauerstoff in der Luft zu hochreaktiven Platin-Sauerstoff- Zwischenverbindungen zu reagieren, die die vollständige Verbrennung der nur im Motor nur teilweise abgebauten Gase aus fossilen Brennstoffen ermöglichen. Der neue Platin-Oxo-Komplex könnte die existieren Technologie entscheidend verbessern. Doch auch auf Brennstoffzellen könnte sich die neue Verbindung positiv auswirken, da viele in diesen Zellen eingesetzte Elektroden auf Platin basieren. Eine weitere Anwendung wäre der Einsatz als umweltfreundlicherer Katalysator für die Oxidation von organischen Verbindungen in der chemischen Industrie.
(Emory University Health Sciences Center, 26.11.2004 – NPO)
