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Prof. Dr. 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.

Moritz Schmidt ist zudem Professor für Koordinationschemie mit Schwerpunkt Radionuklide am Institut für Materialchemie der BTU Cottbus Senftenberg. Die Abteilung Chemie der f-Elemente ist stets offen für Bachelor- und Masterstudenten sowie Praktika. Kontaktiert uns!

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)

Abgelaufene Projekte

Spektroskopische Charakterisierung von f-Element-Komplexen mit soft donor-Liganden
(f-Char, BMBF, 10/2020 - 03/2024)
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-K_d in der Langzeitsicherheitsanalyse - Anwendungen
(SMILE, BMWi, 09/2018 – 02/2022)

Neuste Veröffentlichung

Curium(III) Luminescence Spectroscopy as a Tool for Species Determination

Schmidt, M.; Skerencak, A.; Panak, P. J.; Huittinen, N. M.

Abstract

Curium is an artificial transuranic element with atomic number 96. It is typically found in its +III oxidation state, which is stabilized by a 5f7 electron configuration. CmIII exhibits intense lumi-nescence from its first excited 6D’7/2 to its 8S’7/2 ground state in the red part of the visual spec-trum. Due to the nature of the 5f electron shell, this luminescence is sensitive to changes in the chemical environment of the CmIII probe, while being detectable in the trace concentration range. This unique combination has established CmIII luminescence spectroscopy as an ideal tool for speciation studies in complex systems, particularly those relevant to the nuclear fuel cycle. In this review, we present an overview of the developments and applications of CmIII lumines-cence spectroscopy in the last 20 years since the last comprehensive review was published. The discussed studies have been categorized according to their chemical environment into reactions at the water/mineral interface, studies of solids containing CmIII, aqueous complexation studies, spectroscopy in non-aqueous systems, and interaction of CmIII with biomolecules and biota. These systems correlate in large parts with areas of application in nuclear waste disposal sci-ence, separation processes within current and proposed nuclear fuel cycles, and radioecological research. We summarize the most important findings in the studies, identify emerging trends and persistent challenges in the field of CmIII luminescence spectroscopy. Finally, we offer an outlook on potential future developments and research directions in this area.

Keywords: Curium; Luminescence; TRLFS; Spectroscopy

Chemical Society Reviews 54(2025), 10880-10939
DOI: 10.1039/d5cs00764j

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-41909

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