Forschungsteams weltweit suchen nach umweltfreundlicheren Alternativen zu herkömmlichen Katalysatoren, und jetzt gibt es in Chemnitz einen bemerkenswerten Fortschritt. An der Technischen Universität Chemnitz hat eine Gruppe von Wissenschaftlern unter der Leitung von Prof. Dr. Robert Kretschmer eine aufregende neue Verbindung des Metalls Gallium synthetisiert, die das Potenzial hat, Katalyseprozesse revolutionär zu verändern. Diese Verbindung könnte die Abhängigkeit von teuren und umweltbelastenden Edelmetallen wie Rhodium und Iridium verringern, die momentan in vielen industriellen Anwendungen zum Einsatz kommen.
Katalysatoren sind unverzichtbar in der chemischen Industrie, da sie chemische Reaktionen unter geringem Energieaufwand ermöglichen. Ihr Einsatz erstreckt sich über zahlreiche Anwendungen, darunter die Abgasreinigung in Fahrzeugen und die Herstellung von Düngemitteln. „Die Suche nach weniger toxischen Alternativen zu Edelmetallen ist entscheidend, um die Nachhaltigkeit in der Produktion zu fördern“, erklärt Prof. Kretschmer. Gallium und Aluminium sind aufgrund ihrer Häufigkeit und Kosteneffizienz vielversprechende Kandidaten.
Ein einzigartiger wissenschaftlicher Durchbruch
Die Chemnitzer Forschungsgruppe hat eine Gallium-Verbindung geschaffen, die eine Reaktion aufweist, die bislang nur für teure Metalle bekannt war. „Wir haben Gallium erfolgreich in einer Verbindung eingesetzt, in der es nur an ein einzelnes Kohlenstoffatom gebunden ist“, beschreibt Kretschmer stolz. Dies ist bemerkenswert, da solche Verbindungen extrem selten sind und nur wenige Forschungsteams weltweit die Fähigkeit besitzen, sie im Labor zu „züchten“.
Besonders interessant ist die Reaktivität dieser neuen Verbindung. Während Gallium typischerweise an Streben nach mehr Bindungen arbeitet, zeigte das Team, dass bei dieser speziellen Reaktion das Galliumatom am Ende nur eine Bindung hat. Es kann sogar zwei Kohlenstoffatome „springen“. Dieses Phänomen, genannt Insertionsreaktion, spielt eine entscheidende Rolle in vielen industriellen Synthesen, und das Vorhandensein dieser Reaktion könnte weitreichende Implikationen für zukünftige Katalyseforschung haben.
Die bedeutenden Ergebnisse dieser Studie wurden im September 2024 in dem angesehenen Fachjournal „Nature Synthesis“ veröffentlicht. Die Relevanz der Forschung wurde durch einen Bericht im „Nature Briefing“ weiter hervorgehoben. Diese Anerkennung bestätigt die Wichtigkeit der Entdeckung in der wissenschaftlichen Gemeinschaft und hebt sie als potenziellen Wegweiser für zukünftige Arbeiten im Bereich der anorganischen Chemie hervor.
Zusammenfassend zeigt diese innovative Arbeit an der TU Chemnitz, wie durch die Entwicklung neuer Methoden zur Nutzung von alltäglichen Metallen wie Gallium die Nachhaltigkeit in der Chemie deutlich verbessert werden kann. Diese Ergebnisse könnten nicht nur den Kostenrahmen für viele chemische Prozesse senken, sondern auch ihre Umweltbelastung verringern. Weitere Informationen zu diesem Thema sind in der Originalpublikation zu finden, die als DOI-link verfügbar ist.
Für Fragen zur Forschung oder zur Studie können interessierte Leser Prof. Dr. Robert Kretschmer unter der Telefonnummer +49 (0) 371 531-21210 oder per E-Mail an robert.kretschmer@chemie.tu-chemnitz.de kontaktieren.
