?Unsere Entdeckung ist ein gro?er Erfolg für die Grundlagenforschung. Die Lehrbücher der Chemie müssen umgeschrieben werden“, erkl?rt Professor Jens Beckmann, Leiter des Forschungsteams. ?Wir haben gezeigt, dass es m?glich ist, diese hochreaktiven Verbindungen im Labor zu z?hmen. Dies wird nicht nur unser Verst?ndnis der Chemie verbessern, sondern hat auch das Potenzial, neue innovative Katalysatorsysteme zu entwickeln.“

Lebensdauer lag ursprünglich im Nanosekundenbereich

Die Isolation von Nitrenen war bisher nicht m?glich, weil diese Verbindungen sehr schnell mit anderen Stoffen reagieren und normalerweise nur für winzige Bruchteile von Sekunden stabil bleiben. Der Durchbruch gelang, indem die Wissenschaftler eine Art Schutzschild um das reaktive Stickstoffatom bauten, das es vor anderen Stoffen in der Umgebung schützt. ?Bildlich gesprochen, haben wir zwei W?nde um das reaktive Stickstoff-Atom aufgebaut, die es abschirmen“, erkl?rt Professor Beckmann. Chemiker nennen diesen Schutzmechanismus kinetische Stabilisierung.

Um die genaue Struktur des isolierten Nitrens zu bestimmen, verwendeten die Forscher eine spezielle Methode namens R?ntgenstrukturanalyse. Dabei stellte sich heraus, dass das Stickstoffatom in diesem Fall nur mit einem einzigen Kohlenstoffatom verbunden ist, w?hrend Stickstoff normalerweise drei Verbindungen eingeht. ?Die R?ntgenstrukturanalyse hat uns erstaunliche Einblicke gegeben“, so Beckmann. ?Das Stickstoffatom in unserem Nitren ist nur an ein einziges Kohlenstoffatom gebunden, was ?u?erst ungew?hnlich ist und zu einem sogenannten elektronischen Triplett-Grundzustand führt. Diese einzigartige Struktur verleiht dem Nitren besondere magnetische Eigenschaften, die als Paramagnetismus bekannt sind.“

Entdeckung k?nnte zu neuen Entwicklungen in der Katalysatorforschung führen

Die Bedeutung dieser Entdeckung geht weit über die Grundlagenforschung hinaus. Stabile Nitrene k?nnten als neuartige Liganden in homogenen Katalysatoren, etwa in der chemischen Industrie, eingesetzt werden, um chemische Reaktionen effizienter zu gestalten und Energie zu sparen.

Der Schlüssel zum Erfolg war die interdisziplin?re Forschung an der Universit?t Bremen, wie Beckmann betont. ?Der Ursprung liegt zwar in der Chemie, aber erst die Zusammenarbeit mit den Geo- und Materialwissenschaften hat es uns erm?glicht, die magnetischen Eigenschaften zu verstehen und letztendlich diese revolution?re Entdeckung zu machen.“ Die Autoren der Studie sind neben Professor Beckmann: Marvin Janssen, Thomas Frederichs, Marian Olaru, Enno Lork, Emanuel Hupf.

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https://www.science.org/doi/10.1126/science.adp4963

Fragen beantwortet:

Prof. Dr. Jens Beckmann
Universit?t Bremen
Fachbereich 02 Biologie / Chemie
Tel.: +49 421/218-63160
E-Mail: j.beckmannprotect me ?!uni-bremenprotect me ?!.de