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Porträt PD Dr. habil. Schmidt, Moritz; FWOF

PD Dr. habil. Moritz Schmidt

Lei­ter Chemie der f-Elemente
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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

Natural and synthetic plagioclases: Surface charge characterization and sorption of trivalent lanthanides (Eu) and actinides (Am, Cm)

Lessing, J.; Neumann, J.; Lützenkirchen, J.; Bok, F.; Moisei-Rabung, S.; Schild, D.; Brendler, V.; Stumpf, T.; Schmidt, M.

The environmental fate of radiotoxic actinides is controlled by their interactions with feldspars. Here, the sorption of trivalent minor actinides (Am, Cm) and their rare earth analogue Eu onto synthetic pure Ca-feldspar (anorthite) and natural plagioclases of different Ca contents is investigated, covering ranges of [M3+] (52 nM–10 μM), solid-liquid ratios (1–3 g/L), pH (3–9), and ionic strengths (0.01–0.1 M NaCl) under both ambient and CO2-free conditions. The zeta potential shows an unusual increase and charge reversal between pH 4 and 7 with increasing amount of Ca and Al in the feldspar crystal lattice, which is likely connected to adsorption and/or surface precipitation of dissolved Al3+. Streaming potential measurements yield (de)protonation constants for anorthite surface sites of log K- = -6.94 ± 0.38 and log K+ = +6.84 ± 0.38. Batch sorption data shows strong immobilization of M3+ by plagioclases at mildly acidic and basic pH. Time-resolved laser fluorescence spectroscopy using Cm indicates the formation of an inner-sphere complex and its two hydrolyzed forms. The complex reactivity of dissolved Al3+ at the plagioclase-water interface severely complicated the development of a surface complexation model, emphasizing the need for additional research in this area.

Keywords: Ca-feldspar; Anorthite; Sorption; Trivalent metal ions; TRLFS; Surface Complexation Model; Charge Reversal


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 Balasj.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
Till Erik Sawallisch801/P3502035
t.sawallischAthzdr.de

Metallorganische Actinidenchemie

NameGeb./Raum+49 351 260Email
Dr. Juliane März801/P2173209
2506
j.maerzAthzdr.de
Boseok Hong801/P2052438
b.hongAthzdr.de