Die Chamäleons unter den Kristallstrukturen
Einkristallmaterialien beinhalten ein kontinuierliches ununterbrochenes Kristallgitter ohne Defekte oder Verunreinigungen. Diese einzigartigen Eigenschaften ergeben die Nützlichkeit der Einkristalle für Anwendungen im mechanischen, optischen und elektrischen Industriesektor. Das EU-finanzierte Projekt SCSCT (Solid state chameleons: Chemical transformations as single crystal transitions) sollte unter Einsatz der sogenannten Einkristall-Einkristall-Transformation (Single-Crystal-to-Single-Crystal Transformation, SCSCT) die Struktur eines kristallinen Materials in eine andere umwandeln. Zuerst durchsuchten die Forscher eine Kristallstrukturdatenbank, um potenzielle Moleküle zu finden, welche die SCSCT-Reaktion vollziehen könnten. Sie untersuchten im Weiteren die Kristallstruktur einiger weniger Ausgewählter näher, um herauszufinden, wie die Reaktion funktionierte. SCSCT nutzte überdies die ungewöhnliche Eigenschaft einiger Feststoffe aus, die in mehr als einer Form oder Kristallstruktur existieren. Diese als Polymorphismus bekannte Eigenart ermöglicht es den Chemikern, die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Materialien durch Änderung von deren struktureller Konformation zu modifizieren. Die Forscher kreierten durch Reaktion von boronsäure- und kupferhaltigen Verbindungen zwei polymorphe Metallkomplexe. Eine Analyse von deren Kristallstruktur ergab, dass diese polymorphen Verbindungen dazu verwendet werden können, höhere Kristallstrukturen mit nützlichen Eigenschaften zu erzeugen. Die Chemiker lösten auch eine SCSCT in einem Zinkkomplex aus, um zwei verschiedene Formen eines festen Metalls zu erzeugen. Zuerst fügten sie Zinkchlorid einem Lösungsmittel hinzu, um Einkristalle mit einer bandartigen Struktur zu erschaffen. Im Folgenden erhitzten sie diese Einkristalle bis sich eine neue Struktur bildete. Interessanterweise war diese Transformation beim Abkühlen umkehrbar. Die Angaben aus diesem Projekt über Einkristallstrukturen und die chemischen Reaktionen, welche diese bilden, können auf beliebige Moleküle oder Reaktionstypen angewendet werden. Und im Endeffekt können die Chemiker nun noch besser neue, einzigartige kristalline Materialien entwickeln.
Schlüsselbegriffe
Kristall, Kristallstrukturen, kristalline Materialien, Einkristalle, Kristallumwandlung
