Hofansicht Anorganische Chemie © Ilona Salzmann

Professur für Anorganische Chemie II

Die Professur für Anorganische Chemie II ist eine von über 20 Professuren in der Fachrichtung Chemie und Lebensmittelchemie. Seit Herbst 2010 ist der Sitz der Professur im neu errichteten 2. Bauabschnitt des Neubau Chemische Institute (4.OG).
Die Professur erforscht die anorganische Festkörper- und Materialchemie.

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Wichtige Themen im Überblick

Anorganische Festkörper- und Materialchemie

Im Arbeitskreis von Professor Ruck werden mit einer Vielzahl klassischer als auch innovativer Methoden neue anorganische Feststoffe synthetisiert, umfassend charakterisiert und hinsichtlich ihrer Verwendbarkeit als Hightech-Materialien evaluiert. Das Spektrum an Synthesemethoden umfasst neben Hochtemperatur-Feststoffreaktionen und Kristallzucht aus Schmelzen oder Lösungen, auch Chemische Transportreaktionen sowie Niedertemperatursynthesen in Ionischen Flüssigkeiten oder mikrowellenunterstützte Polyolprozesse. Besondere methodische Schwerpunkte bilden die Strukturaufklärung mit kristallographischen Methoden, die Kristallchemie, die Thermoanalyse und die Analyse der chemischen Bindung in Festkörpern mittels quantenchemischer Rechnungen. Wir widmen uns derzeit drei thematischen Schwerpunkten:

Energieeffiziente Niedertemperatursynthesen metallischer Materialien

Mehrkomponentige metallische Werkstoffe (Legierungen, intermetallische Phasen) werden typischerweise in metallurgischen Hochtemperaturschmelz- oder –sinterprozessen bei 500 °C bis 2000 °C hergestellt. Wir entwickeln Methoden, um diese auf chemischem Wege bei 20 °C bis maximal 250 °C zugänglich zu machen. Neben dem Aspekt der Energieeinsparung eröffnet die neue Technology auch Möglichkeiten des Designs von Hybridmaterialien mit thermolabilen Komponenten. Darüber hinaus können auf diesem Wege bislang unbekannte oder schwer zugängliche Phasen synthetisiert werden.

Innovative Materialkonzepte für Nano- und molekulare Elektronik

Die fortschreitende Miniaturisierung, welche die Grundlage unserer Informations- und Kommunikationstechnologie bildet, wird in den kommenden zwei Jahrzehnten an verschiedene grundlegende physikalische Grenzen stoßen. Integrierte Schaltkreise mit Strukturbreiten, die deutlich unter 30 Nanometern liegen, werden neuartige und bislang unbekannte Technologien erfordern. Unser Anliegen ist die Erkundung der stofflichen Grundlage für Leiterstrukturen mit 1 bis 5 nm, welche wir als confined metals (begrenzte Metalle) bezeichnen. Vielversprechende Spezies sind metallreiche Verbindungen, die inhärent in metallisch leitende und isolierende Bereiche gegliedert sind, geordnete Überstrukturen nanoskopischer Metalldrähte oder auch metallische Nanoröhren. Ein damit verbundener Aspekt der Grundlagenforschung ist die Untersuchung der Konkurrenz und des Wechselspiels zwischen elektronischer Delokalisierung und Lokalisierung in confined metals. So entdeckten wir neben zahlreichen neuen chemischen Verbindungen auch außerordentliche Quantenphänomene, wie die Koexistenz von Ferromagnetismus und Supraleitung, welche durch Nanostrukturierung in intermetallischen Phasen hervorgerufen werden.

“Exotische Neuheiten” mit außergewöhnlichen Eigenschaften

Zu den grundlegenden Aufgaben eines Chemikers gehört die Suche nach neuen Stoffen. Die Erkundung der Vielfalt der Natur ist zugleich herausfordernd und wahrlich faszinierend. Entdeckungen können gleichermaßen den Aufbau der Stoffe, ihre chemische Bindung und ihre physikalischen Eigenschaften betreffen. So interessieren wir uns zum Beispiel für neue Bindungssituationen in Systemen mit schweren Elementen, die eine starke Spin-Bahn-Kopplung aufweisen, für Magnetmaterialien mit polarer Kristallstruktur oder frustriertem Grundzustand, Halbleiter mit zugleich hoher Ionenbeweglichkeit oder auch unkonventionelle Supraleiter. Nur wenige dieser Neuentdeckungen werden zu anwendungsrelevanten Materialklassen entwickelt, doch tragen alle zu unserem Wissen über die Welt bei.