Riesenmoleküle
„Blackberries“ aus dem Chemielabor

Man stolpert nicht über sie, aber in der Welt der Chemie sind sie echte Giganten: Riesenmoleküle. Einige ordnen sich von selbst zu einer gewaltigen Beere aus Hunderten von Riesenmolekülen an. Diese „Blackberries“, zu Deutsch Brombeeren, geben den Forschern bisher viele Rätsel auf – aber auch neuen Schwung.

DÜSSELDORF. Riesenmoleküle können so groß wie Viren werden. Die größten sind aus mehreren Hundert Atomen aufgebaut. Zum Vergleich: Ein Wassermolekül besteht aus drei Atomen, einem Sauerstoff- und zwei Wasserstoffatomen. Die schiere Größe und Anzahl der Atome verleiht den Riesenmolekülen Eigenschaften, die sonst keine Gruppe bietet und sie daher attraktiv für Industrie- und Pharmafirmen macht.

„Wir gehen aber nicht ins Labor und haben im Kopf: groß, größer und noch größer“, sagt der Chemiker Ulrich Kortz von der Jacobs Universität in Bremen. Auch wenn sie oft daran gemessen werden, geht es den Riesenmolekül-Forschern längst nicht nur um Größenrekorde. Alle Arbeiten stünden vielmehr im Zeichen möglicher Anwendungen, so Kortz.

Gerade erst beschrieb er mit seinen Kollegen einen neuen Riesen in der Fachzeitschrift „Angewandte Chemie“. Rund 600 Atome hatte er zu einem hantelähnlichen Gebilde zusammengeschweißt. Verschiedene Metalle sind über Sauerstoffatome miteinander verknüpft. Die Chemiker sprechen von „Polyoxometallaten“ oder kurz und liebevoll: POM.

Neben dem Sauerstoff stecken in Kortz’ neuem Molekül vor allem 100 Atome des Schwermetalls Wolfram. Eingestreut in diese Struktur sind 20 Ceratome. Weil selbst sein Schöpfer einräumen muss, dass die offizielle Bezeichnung „Cerwolframatogermanat“ ein Zungenbrecher ist, bevorzugt er den Spitznamen „Wolfram 100“. Es ist die weltweit drittgrößte Struktur mit dem Hauptbestandteil Wolfram.

Das „Wolfram 100“ ließ die Industriepartner bereits aufhorchen. Die zwanzig Ceratome könnten als Katalysator bestehende Prozesse in Chemiefabriken beschleunigen und zu mehr Produkten in kürzerer Zeit verhelfen. Der entscheidende Punkt: Ein Katalysator ist in der Regel umso besser, je mehr aktive Zentren er besitzt, an denen die gewünschte chemische Reaktion abläuft. „Unser „Wolfram 100“ mit seinen zwanzig aktiven Zentren könnte sich als ein Superkatalysator herausstellen“, hofft Kortz.

In seinen Augen ist der neue Riese jedenfalls „für den Einsatz in Fabriken prädestiniert“. Hitze, Licht, Luft oder Säuren können ihm nichts anhaben, zugleich löst er sich in Wasser so bequem auf wie Kochsalz. Dagegen muss so mancher herkömmlicher Katalysator in Fabriken mit Glacéhandschuhen angefasst werden: Beim Kontakt mit Sauerstoff fangen einige sogar Feuer. „Unsere Moleküle sind dazu noch einfach herzustellen“, sagt Kortz.

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