Synthese, Molekülstrukturen und Eigenschaften von Halbleiter-Nanoclustern

Nachdem inzwischen die Darstellung von kolloidalen Nanopartikeln verschiedenster Materialien im Labormaßstab in immer schmaleren Größenverteilungen gelingt, stellt deren zwei- und dreidimensionale Anordnung in geordneten Strukturen eine neue Herausforderung dar. Außerdem ist es für eine exakte Interpretation der gemessenen physikalischen Eigenschaften wichtig, den atomaren Aufbau (Struktur) der Nanopartikel zu kennen. Beide Ziele können erreicht werden, wenn man die Nanopartikel im Gegensatz zur Darstellungsmethode von Kolloiden in Form von makroskopischen Einkristallen dreidimensional anordnet.
Uns gelang es in diesem Zusammenhang, die Abspaltung von Trimethylhalogensilanen in Reaktionen von Metallsalzen mit silylierten Chalkogenverbindungen und Phosphanen zu einer vielseitig anwendbaren Methode beim Aufbau von dreidimensional geordneten Metallchalkogenidclustern auszubauen [*].

Charakteristisch für die so synthetisierten Verbindungen ist, daß es sich um molekulare Clusterkomplexe handelt, deren Clusterstrukturen nicht unbedingt an den festen Zustand gebunden sind. In allen Fällen sind die Clusterkerne aus Metall- und Hauptgruppenelementatomen von einer schützenden organischen Ligandenhülle umgeben. Diese verhindert die mögliche Aggregation zu Kolloiden bzw. zum Festkörper, womit diese Verbindungen mit Clustergrößen von bis zu 3 nm in [Cu₁₄₆Se₇₃(PPh₃)30] und 4 nm in [Ag₁₇₂Se₄₀(SeⁿBu)₉₂(dppp)₄] praktisch einem Grenzbereich zwischen Molekül und Kolloiden zuzuordnen sind.
  

Ag₁₇₂Se₄₀(Se-Bu)₉₂dppp₄

Cu₁₀(As-Ph)₄Cl₂(PMe₃)₈

Die Arbeit der Gruppe konzentriert sich damit im Wesentlichen auf die Darstellung von Clustern verschiedenster technisch relevanter Halbleiter-Verbindungsklassen. Charakterisiert werden die synthetisierten Clustermoleküle in erster Linie mit Hilfe von Röntgenbeugungsmethoden.

[*] D.Fenske, T. Langetepe, N. Zhu, Angew. Chem. 1998, 110, 2783, Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 2639; A. Eichhöfer, D. Fenske, J. Chem. Soc. Dalt. Trans 1998, 2969; A. Deveson, S. Dehnen, D. Fenske, J. Chem. Dalt. Trans. 1997, 4491; S. Behrens, M. Bettenhausen, A. Eichhöfer, D. Fenske, Angew. Chem. 1997, 109, 2874, Angew. Chem. Int. Ed. 1997, 24, 2797; J. F. Corrigan, D. Fenske, W. P. Power, Angew. Chem. 1997, 109, 1224, Angew. Chem. Int. Ed. 1997, 36, 1176; J. F. Corrigan, D. Fenske, Angew. Chem. 1997, 109, 2070, Angew. Chem. Int. Ed. 1997, 36, 1981; D. Fenske, F. Simon, Angew.Chem. 1997, 109, 240; S. Dehnen, A. Schäfer, D. Fenske, R. Ahlrichs, Chem. Eur. J. 1996, 2, 429, H. Krautscheid, D. Fenske, G. Baum, M. Semmelmann, Angew. Chem. 1993, 105, 1364, Angew. Chem. Int. Ed. 1993, 32, 1303.