Blumen aus Stabmolekülen und Metall

Diese filigranen, nur wenige Millimeter großen Blüten stammen nicht aus der Natur, sondern aus einem Labor. Und dennoch entstanden sie völlig unerwartet. Eigentlich wollte der Chemiker Muhammad Abbas von der University of Texas in Dallas regelmäßig geformte Kristalle züchten, um mit Hilfe von Röntgenstrahlung ihre genaue Struktur zu entschlüsseln. Abbas erforscht Gitterstrukturen, die sich aus Metallen und stabförmigen Molekülen bilden, metal-organic frameworks (MOF) genannt. Als Metalle verwendet er Elemente der seltenen Erden, einer Gruppe von Metallen mit besonderen Eigenschaften, die bei vielen Hightech-Anwendungen zum Einsatz kommen. Insbesondere können sie, eingebaut in solche Gitter, die schwer abbaubaren fluorhaltigen »Ewigkeitschemikalien« PFAS zersetzen.

Die in diesem Bild digital eingefärbten Kristallblumen bestehen aus einem MOF auf Basis des Elements Terbium. Die Arbeitsgruppe von Kenneth Balkus, in der Abbas arbeitet, entwickelt derzeit Gitter mit den Metallen Europium und Erbium, die bei Anregung rotes und grünes Licht aussenden können. Ein Ziel der Arbeit ist laut Abbas, einen Stoff herstellen zu können, der durch die richtige Mischung der beiden Metalle weißes Licht aussendet. Außerdem hofft das Team, einen Sensor zu konzipieren, der anhand des ausgesendeten Lichts gesundheitsschädliche PFAS im Trinkwasser anzeigt. Weshalb der von dem Forscher entwickelte Stoff keine rechteckigen Kristalle, sondern nach außen wachsenden »Blütenblätter« um einen gerundeten Kern bildet, ist noch völlig unbekannt.