Forschung in der AG Renz

ANORGANISCHE KOORDINATIONSCHEMIE

Der Fokus unserer Arbeitsgruppe liegt auf den so genannten molekularen Schaltern, Verbindungen, welche durch einen externen Stimulus ihre Eigenschaften ändern können und so als Sensoren oder in Zukunft Datenspeicher genutzt werden können.
Als weiterer Forschungsschwerpunkt ist die Mößbauerspektroskopie in der Arbeitsgruppe etabliert. Diese Methode lässt eine präzise Untersuchung der oben genannten schaltbaren Verbindungen zu. Miniaturisierte Mößbauerspektrometer wurden bereits bei verschiedenen Weltraummissionen erfolgreich eingesetzt. 

MOLEKULARE SCHALTER

Struktur eines molekularen Schalters

Das Spin-Crossover Phänomen (kurz: SCO) beschreibt den reversiblen Übergang zwischen verschiedenen elektronischen Konfigurationen einer Koordinationsverbindung durch externe Stimulation und wurde erstmals in den frühen dreißiger Jahren des 20. Jahrhunderts von Cambi und Maltesta anhand einer temperaturabhängigen Änderung des magnetischen Suszeptibilität von Fe(III)-Koordinationsverbindungen beobachtet.
Spin-Crossover Verbindungen erfahren aufgrund ihres Potentials für die Miniaturisierung elektronischer Bauteile seit vielen Jahren ein steigendes Interesse in der Koordinationschemie. Dieses beruht auf reversibel stimulierbaren Eigenschaftsänderungen, die in verschiedenen nanoskopischen Anwendungen, wie z. B. Datenspeichern oder Sensoren, genutzt werden können. Bis heute sind allerdings nur wenige technische Anwendungen auf Grundlage des Spin-Crossover Effekts bekannt. Der Fokus dieser Arbeit ist deswegen auf die Weiterentwicklung literaturbekannter Spin-Crossover Systeme für zukünftige technische Anwendung gerichtet.
Das Spin-Crossover Phänomen wird durch verschiedene Stimuli ausgelöst. Unter anderem vom strong-field-LIESST-Effekt, den Prof. Dr. Renz während seiner Promotion entdeckte. Er konnte dabei zeigen, dass ein Spin-Crossover durch Licht verschiedener Wellenlängen hervorgerufen und stabilisiert werden kann. Die Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit der Synthese neuer Spin-Crossover Verbindungen und deren Charakterisierung.

Die synthetisierten und charakterisierten Spin-Crossover Verbindungen können dann in Polymerfasern eingebracht werden. Hierfür unterhält die Arbeitsgruppe Renz eine Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Herrn Prof. Dr. Sindelar von der Hochschule Hannover. Ein Möglichkeit eindimensionale Polymerfasern herzustellen ist das so genannte Elektrospinning, welches in der Arbeitsgruppe von Herrn Sindelar durchgeführt werden kann. Das Electrospinning-Verfahren beruht auf der Wirkung von elektrostatischen Kräften auf freie Ladungsträger einer polymerischen Flüssigkeit und kann als eine Variante des Electrosprayings angesehen werden. Der Aufbau des gängigen Verfahrensbesteht aus einer Spritze mit Nadel, die mit einer Polymerlösung oder  -schmelze befüllt ist und über einen Motor kontinuierlich entleert werden kann, einem Kollektor und einer Hochspannungsquelle. Dies wird in der nebenstehenden Abbildung dargestellt. Makroskopisch kann die Bildung von Fasern durch das kontinuierliche Herausziehen einer Faser aus einem Tropfen bei Anlegen einer Hochspannung zwischen der Nadel und dem Kollektor beschrieben werden.

MÖßBAUERSPEKTROSKOPIE

© NASA/JPL/Cornell University

Die Mößbauerspektroskopie ist eine hochpräzise Methode zur Analyse von verschiedenen Elementen. Sie beruht auf dem Mößbauer-Effekt, der rückstoßfreien Kernresonanzabsorption von γ-Strahlen und wurde nach ihrem Entdecker Rudolf Mößbauer benannt. Anhand dieser spektroskopischen Methode können Bindungs- und magnetische Eigenschaften untersucht werden. Besonders für das Element Eisen ist die Mößbauerspektroskopie von Interesse. Das anregende Isotop für Eisen ist das 57Co, das bei 14,41 keV einen Zerfallsübergang hat, welcher eine Resonanz im Eisen erzeugen kann.

Im Laufe der Jahre wurde die Mößbauer-Spektroskopie weiterentwickelt und verfeinert. Neue Technologien boten die Möglichkeit zur Miniaturisierung. Göstar Klingelhöfer und seine Arbeitsgruppe von der Johannes Gutenberg Universität in Mainz und der Technischen Universität in Darmstadt entwickelten so das miniaturisierte Mößbauerspektrometer MIMOS II, welches im Zuge der Marsmissionen auf den Rovern Spirit und Opportunity eingesetzt wurde. Sie lieferten Erkenntnisse über ehemals vorhandenes Wasser auf dem Mars. Die AG Renz arbeitet an der Verbesserung der durch Herrn Klingelhöfer etablierten Geräte. Hierfür wurde eine Kooperation mit der Hochschule Hannover aufgebaut.

KOOPERATIONEN

Nationale Kooperationen
Internationale Kooperationen

LEITUNG

Prof. Dr. Franz Renz
Adresse
Callinstraße 3-9
30167 Hannover
Gebäude
Raum
191
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