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Porträt PD Dr. habil. Schmidt, Moritz; FWOF

PD Dr. habil. Moritz Schmidt

Lei­ter Chemie der f-Elemente
moritz.schmidtAthzdr.de
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+49 351 260 2536

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Abteilung Chemie der f-Elemente

Foto: Übersicht FWOF ©Copyright: PD Dr. habil. Moritz Schmidt

Wir untersuchen die Chemie der Actiniden und ihrer Lanthanidhomologen im Festkörper und in Lösung. Hierzu setzen wir moderne analytische Methoden sowie quantenchemische Berechnungen ein, um strukturelle Informationen auf atomarer Ebene zu erhalten. Daraus wiederum lassen sich Rückschlüsse auf die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Actiniden in Molekülen ziehen.

Das Hauptaugenmerk der Abteilung liegt dabei auf der Koordinationschemie der f-Elemente mit organischen und anorganischen Liganden. Insbesondere solchen mit biologischen oder biologisch-inspirierten Bindungsmotiven. Für diese Untersuchungen nutzen wir Pulver- sowie Einkristall-Röntgenbeugung zur Strukturaufklärung im Festkörper, und spektroskopische Methoden, wie NMR, XANES, oder TRLFS zur Strukturanalyse in Lösung. Die experimentellen Untersuchungen werden stets von quantentheoretischen Berechnungen begleitet, die wesentlich von der Weiterentwicklung der Berechnungscodes für die Anwendungen für 5f-Elemente abhängen.

Das so generierte fundamentale Verständnis der Actinidenchemie wird in unserer Abteilung zudem für Untersuchungen der Actinidenreaktivität an der Wasser/Mineral-Grenzfläche angewendet. In diesem Feld kommen die Rasterkraftmikroskopie, TRLFS, sowie die Oberflächen-Röntgenbeugung als analytische Methoden zum Einsatz.

Eine ausführliche Liste unserer experimentellen Ausstattung finden Sie hier.

Die Abteilung Chemie der f-Elemente ist stets offen für Bachelor- und Masterstudenten sowie Praktika. Kontaktiert uns!


Neuste Publikation

6-(6-Methyl-1,2,4,5-tetrazine-3-yl)-2,2-bipyridine: A N-donor ligand for the separation of lanthanides(III) and actinides(III)

Greif, G.; Sauerwein, F. S.; Weßling, P.; Duckworth, T.; Patzschke, M.; Gericke, R.; Sittel, T.; März, J.; Wilden, A.; Modolo, G.; Panak, P. J.; Roesky, P. W.

Abstract

Here we report the synthesis of the 6-(6-methyl-1,2,4,5-tetrazine-3-yl)-2,2‘-bipyridine (MTB) ligand, that has been developed for lanthanide/actinide separation. A multi-method study of the
complexation of MTB with trivalent actinide and lanthanide ions is presented. Single crystal X-ray diffraction measurements reveal the formation of [Ce(MTB)2(NO3)3], [Pr(MTB)NO3)3H2O], and [Ln(MTB)(NO3)3MeCN] (Ln = Nd, Sm, Eu, Gd). In addition, the complexation of Cm(III) with MTB in solution was studied by time-resolved laser fluorescence spectroscopy. The results show the formation of [Cm(MTB)1-3] 3+ complexes, which occurs in two different isomers. Quantum chemical calculations reveal an energy difference between these isomers of 12 kJ mol-1, clarifying the initial observations made by TRLFS. Furthermore, QTAIM analysis of the Cm(III) and Ln(III) complexes was performed, indicating a stronger covalent contribution in the Cm-N interaction compared to the respective Ln-N interaction. These findings align well with extraction data showing a preferred extraction of Am and Cm over lanthanides (e.g., max. SFAm/Eu = 8.3) at nitric acid concentrations < 0.1 mol L-1 HNO3.
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  • Zweitveröffentlichung erwartet ab 05.08.2025

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-39357


Projekte

Laufende Projekte

  • Biologisch-inspirierte Polyhydroxamat-Liganden zur in vivo Dekorporation von Actiniden
    (ActiDecorp, ANR/DFG, 04/2024-03/2027)
  • Actinid-Metall Bindung auf atomarem Level
    (Am-BALL, BMUV, 05/2023-04/2026)
  • Untersuchungen zu den Wechselwirkungen von f-Elementen mit biologisch relevanten Strukturmotiven: Ableitung grundlegender Struktur-Wirkprinzipien für eine Mobilisierung in der
    Umwelt
    (FENABIUM-II, BMBF, 04/2023-03/2026)
  • Konkurrenz und Reversibilität bei Sorptionsvorgängen
    (KuRSiV, BMUV, 01/2023-06/2026)
  • Spektroskopische Charakterisierung von f-Element-Komplexen mit soft donor-Liganden
    (f-Char, BMBF, 10/2020 - 03/2024)

Abgelaufene Projekte

  • Struktur-Wirkungsbeziehungen zwischen f-Elementen und organischen Ligandsystemen mit Naturstoff-basierten Bindungsfunktionen in Hinblick auf eine mögliche Mobilisierung in der Umwelt
    (FENABIUM, BMBF, 10/2016 – 05/2021)
  • Smart-Kd in der Langzeitsicherheitsanalyse - Anwendungen
    (SMILE, BMWi, 09/2018 – 02/2022)

Team

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Leitung

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PD Dr. habil. Moritz Schmidt801/P2493156
2536
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Mitarbeiter

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Johannes Balas2438
j.balasAthzdr.de
Dr. Robert Gericke801/P2052011
r.gerickeAthzdr.de
Dennis Grödler801/P2052438
d.groedlerAthzdr.de
Dr. Peter Kaden801/P2172261
p.kadenAthzdr.de
Aliaksandra Khokh801/P2193194
a.khokhAthzdr.de
Jessica Lessing801/P3523154
j.lessingAthzdr.de
Adrian Näder801/P3523154
a.naederAthzdr.de
Dr. Michael Patzschke801/P3562989
m.patzschkeAthzdr.de
Jason Daniel Ross801/P3062860
j.rossAthzdr.de
Till Erik Sawallisch801/P3502438
t.sawallischAthzdr.de
Bin Yeamin801/P1272006
b.yeaminAthzdr.de

Metallorganische Actinidenchemie

NameGeb./Raum+49 351 260Email
Dr. Juliane März801/P2173209
2506
j.maerzAthzdr.de