Abteilung Chemie der f-Elemente
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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Inorganic Chemistry (2024)
DOI: 10.1021/acs.inorgchem.4c01793
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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
Leitung | |||||
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Mitarbeiter | |||||
Name | Geb./Raum | +49 351 260 | |||
Johannes Balas | 2438 | j.balas![]() | |||
Dr. Robert Gericke | 801/P205 | 2011 | r.gericke![]() | ||
Dennis Grödler | 801/P205 | 2438 | d.groedler![]() | ||
Dr. Peter Kaden | 801/P217 | 2261 | p.kaden![]() | ||
Aliaksandra Khokh | 801/P219 | 3194 | a.khokh![]() | ||
Jessica Lessing | 801/P352 | 3154 | j.lessing![]() | ||
Adrian Näder | 801/P352 | 3154 | a.naeder![]() | ||
Dr. Michael Patzschke | 801/P356 | 2989 | m.patzschke![]() | ||
Jason Daniel Ross | 801/P306 | 2860 | j.ross![]() | ||
Till Erik Sawallisch | 801/P350 | 2438 | t.sawallisch![]() | ||
Bin Yeamin | 801/P127 | 2006 | b.yeamin![]() | ||
Metallorganische Actinidenchemie | |||||
Name | Geb./Raum | +49 351 260 | |||
Dr. Juliane März | 801/P217 | 3209 2506 | j.maerz![]() |