Abstract deutsch

Lange Ketten aus Siliciumatomen, sogenannte Polysilane, sind seit den 1960er Jahren, aufgrund ihrer ungewöhnlichen Eigenschaft der Delokalisierung von Sigma-Bindungselektronen Gegenstand intensiver Untersuchungen. Auch Ketten aus Zinnatomen, Polystannane, zeigen diese Eigenschaft und werden ebenso wie Polysilane auf ihre Eignung als molekulare Leiter studiert. Ketten aus Germanium, dem Element zwischen Silicium und Zinn, wurden dagegen bisher kaum als interessant wahrgenommen. Dieses Phänomen reflektiert leider ein allgemeines Desinteresse an Germaniumchemie. Lange Zeit besaß Germanium den Ruf ein langweiliger Hybrid aus Silicium und Zinn ohne großes chemisches Potential zu sein. Auch unsere eigenen Arbeiten der letzten Jahre waren auf das Element Silicium fokussiert. Vor allem durch systematische Untersuchungen von Polysilylanionen und -kationen gelang uns die Entwicklung von Methoden zur zielgerichteten Darstellung vielgestaltiger Polysilane. Im Zusammenhang mit diesen Studien wurde unser Interesse an analogen Reaktionen mit Germanium geweckt. In ersten Umsetzungen zeigte sich rasch, dass die Germaniumverbindungen nicht nur eine einzigartige Reaktivität besaßen, sondern sich auch in ihren strukturellen Eigenschaften erstaunlich von den Polysilanen unterschieden. Untersuchungen in Zusammenarbeit mit Kollegen der Universität Cork in Irland zeigten zudem, dass unsere Verbindungen bei der thermolytischen Zersetzung in überkritischen Lösungen in einem Schritt zur Bildung einzigartiger Nanodrähte mit einem kristallinen Germaniumkern und einer amorphen Siliciumoxidoberfläche führen. Die geplanten Arbeiten in diesem Projekt sollen, ausgehend von unseren Erfahrungen mit Polysilanen weiter die Reaktivität analoger Germaniumverbindungen untersuchen. Germylanionen mit und ohne Siliciumanteil sollen als Bausteine für größere Moleküle verwendet werden. Die Umsetzung zu Kationen führt bei diesen Verbindungen zu Strukturumlagerungen. Die so erhaltenen Verbindungen sollen weiter genutzt werden um strukturell definierte Germaniumcluster zu synthetisieren. Ähnlich wie die erwähnten Nanodrähte, sind solche Cluster, die weiter funktionalisiert werden können, von hohem Interesse als Materialien im Bereich vielfältiger Anwendungen der Nanotechnologie.

Abstract englisch

Due to the unusual property of sigma bond electron delocalization, long chains consisting of silicon atoms, so called polysilanes, are the subject of intense research since the 1960s. Also polystannanes, which are composed of tin atoms, possess this property and are thus studied for their potential as molecular conductors. For some reason chains made of germanium, the element between silicon and tin, were not recognized as a prime target of research. This strange fact reflects a general disinterest in germanium chemistry. For a long time germanium was considered to be a dull hybrid of silicon and tin, without having much chemical potential. Also our own work over the last years was focused mainly on the element silicon. Studying the chemistry of polysilyl anions and cations we were able to develop synthetic methods for the construction of structurally varied polysilane molecules. In connection to these studies we became interested in analogous chemistry of germanium. Quickly we recognized the unique qualities of the germanium compounds, which were not only chemically different but were found to differ also with respect to structural properties from the previously studied polysilanes. Investigations in collaboration with colleagues from Cork University College; Ireland revealed also a quite unusual thermolytic decomposition behavior in supercritical fluids. In one step our silylated germanium compounds decompose to nanowires possessing a crystalline germanium core covered by an amorphous siliconoxide surface. The planned studies of the project will, based on our experience with similar silicon compounds, explore the reactivity of analogous germanium compounds. Germylanions with and without additional silyl groups will be used as building blocks for larger molecular entities. Conversion of these compounds to cations leads to structural rearrangement. The thus obtained molecules will be used to build structurally defined germanium clusters. Similarly to the mentioned nanowires, these clusters, which can be further functionalized, are of high interest as materials for various applications of nano-technology.