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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

Intramolecular Matere Bonds in Isostructural Rubidium (18-Crown-6) Pertechnetate and Perrhenate Dimers

Yong, C.; Burguera, S.; Grödler, D.; Lenting, C.; Ibrahim, H.; Wickleder, M. S.; Frontera, A.; Strub, E.

Abstract

The synthesis and structural characterisation of isostructural [Rb(18-crown-6)][XO₄] (X = Tc, Re) confirm a dimeric structure, [Rb(18-crown-6)]₂[XO₄]₂. X-ray diffraction analysis reveals that the dimers feature a [Rb₂X₂O₈] core formed by two macrocycle-bound Rb+ cations bridged by XO₄⁻. Their arrangements are directed by Rb–O coordination and by two equivalent X···O Matere bonds (MaBs). Unlike previously reported MaBs that link these oxoanions into extended supramolecular polymers or layers, the interactions described here occur within the discrete dimeric cluster, representing the first such examples of intramolecular MaBs for pertechnetate and perrhenate. Computational analysis clarifies the origin of these contacts. Molecular electrostatic potential maps reveal σ-holes at Tc and Re, supporting MaB formation. Quantum theory of atoms in molecules, noncovalent interaction plots, and natural bond orbital calculations independently confirm the presence and stabilising nature of the X···O interactions. These results highlight the role of σ-hole interactions in determining the solid-state architecture of pertechnetate and perrhenate crown-ether complexes and provide insight relevant to oxoanion behaviour in separation processes and nuclear waste management.

Keywords: σ-hole matere bonds; crown compounds; density functional theory; pertechnetate; Technetium; 99Tc

European Journal of Inorganic Chemistry (2026)
DOI: 10.1002/ejic.70194

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-43360

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