Chemie-Nobelpreis: Käfige für Moleküle
© Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences
Ob als Helfer bei der Wasserreinigung, als Fänger für Kohlendioxid aus der Luft oder als Elektrodenmaterial in Batterien: Die hochporösen Käfigmoleküle der metallorganischen Gerüstverbindungen sind ebenso vielseitig wie praktisch einsetzbar. Denn je nachdem, welche Metallionen und organischen "Stützstreben" diese Materialien bilden, speichern und binden sie selektiv verschiedenste Chemikalien.
© Nobel Prize Outreach. Ill. Niklas Elmehed
Zu verdanken haben wir diese ganz neue Materialklasse den drei Chemikern Susumu Kitagawa, Richard Robson und Omar Yaghi. Auf die Idee kam als erster Richard Robson von der University of Melbourne, als er Holzkugeln und Stäbe für das Molekülmodellbauen seiner Studenten vorbereitete. Er überlegte, wie sich die Eigenheiten bestimmter Atome nutzen ließe, um maßgeschneiderte Molekülgerüste zu erzeugen. 1989 stellte er seine ersten metallorganischen Gerüstmoleküle vor.
Susumu Kitagawa und Omar Yaghi entwickelten unabhängig voneinander auf Basis von zunächst zweidimensionalen Konstrukten neue, stabile Varianten der dreidimensionalen metallorganischen Gerüstverbindungen und demonstrierten ganz neue Eigenschaften und Vorteile dieser molekularen Käfige. Kitagawa konstruierte Ende der 1990erJahre erstmals Käfigmoleküle, die nicht starr, sondern biegsam und flexibel waren. Yaghi entwickelte nahezu zeitgleich ein unter de Kürzel MOF-5 bekanntes Gerüstmolekül, das bis heute bahnbrechend wirkt. Denn diese Verbindung ist selbst bei Hitze bis 300 Grad stabil und bildet besonders große, als Käfig nutzbare Hohlräume.
