Molekularanalyse: Forscher unterscheiden Eisenkomplexe erstmals präzise

Aktuelle Forschungsergebnisse der Universität Jena und des Helmholtz-Zentrums Berlin (HZB) markieren einen signifikanten Fortschritt in der chemischen Analytik.

Den Wissenschaftlern gelang es in einer gemeinsamen Untersuchung, molekulare Strukturen in einer Detailtiefe aufzulösen, die bisher als schwer erreichbar galt. Im Zentrum der im September 2026 vorgestellten Ergebnisse steht die präzise Unterscheidung benachbarter Moleküle innerhalb von Eisen(II)-Verbindungen.

Analyse magnetischer Schaltzustände in Eisenverbindungen

Die Untersuchung konzentrierte sich auf die Frage, wie sich die physikalischen Eigenschaften von Molekülen in unmittelbarer Nachbarschaft beeinflussen oder voneinander abgrenzen lassen. Den Forschenden der Universität Jena und des HZB gelang es dabei erstmals, mittels magnetfeldabhängiger THz-EPR-Spektroskopie festzustellen, ob benachbarte Moleküle in den Eisen(II)-Verbindungen gleichartig oder unterschiedlich geschaltet sind.

Die Differenzierung erfolgt über die Bestimmung des sogenannten Spinzustands. In der Fachwelt wird hierbei zwischen zwei Zuständen unterschieden: Der "high-spin"-Zustand ist magnetisch, während der "low-spin"-Zustand als nicht magnetisch charakterisiert wird.

Die Fähigkeit, diese Zustände auf molekularer Ebene räumlich und funktionell zuzuordnen, gilt als wesentliche Voraussetzung für das Verständnis komplexer chemischer Prozesse und die Entwicklung neuer Materialien. Wie aus Berichten von Mitte September 2026 hervorgeht, liefert die Spektroskopie hier nun erstmals eindeutige Unterscheidungsmerkmale für benachbarte Einheiten.

Experimentelle Rahmenbedingungen am BESSY II

Bisher ließen sich benachbarte Moleküle in Eisen(II)-Verbindungen nicht getrennt beurteilen — jetzt zeigt die magnetfeldabhängige THz-EPR-Spektroskopie, ob sie gleich oder unterschiedlich geschaltet sind. Der kostenlose Leitfaden fasst die Methode in drei Schritten zusammen: Messgrößen, Synchrotron-Setup, Auswertung. Methoden-Leitfaden jetzt anfordern

Die technische Umsetzung dieser Messungen erforderte eine spezialisierte Forschungsumgebung. Die Teams nutzten für ihre Experimente die Infrastruktur der Berliner Elektronenspeicherring-Gesellschaft für Synchrotronstrahlung (BESSY II). Wesentlicher Bestandteil der Methodik war der Einsatz von Synchrotronstrahlung, die unter kontrollierten Laborbedingungen präzise auf die Proben angewendet wurde.

Um die empfindlichen Spinzustände der Eisen(II)-Verbindungen messbar zu machen, arbeiteten die Wissenschaftler unter extremen physikalischen Bedingungen. Die Messungen am BESSY II erfolgten bei sehr tiefen Temperaturen und unter Einwirkung starker Magnetfelder.

Nur durch diese Kombination aus hoher Strahlungsintensität und kontrollierter Umgebung war es möglich, die magnetfeldabhängigen Signale der THz-EPR-Spektroskopie so weit zu verfeinern, dass eine Unterscheidung der Nachbarmoleküle möglich wurde.

Wissenschaftliche Einordnung und Publikation

Die am 2. September 2026 dokumentierten Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift "Angewandte Chemie International Edition" veröffentlicht. Die Publikation unterstreicht die Relevanz der engen Kooperation zwischen universitärer Forschung und spezialisierten Großforschungseinrichtungen wie dem Helmholtz-Zentrum Berlin.

Theoretische Modelle zu schaltbaren Eisenkomplexen brauchen belastbare Messdaten — doch hochauflösende Analytik war bislang an Großgeräte gebunden. Die Checkliste führt Sie durch die Messung am BESSY II: tiefe Temperaturen, starke Magnetfelder, saubere Probenführung. BESSY-II-Checkliste jetzt sichern

Analysten und Fachleute bewerten die methodische Neuerung als wichtigen Schritt für die Materialforschung. Die Möglichkeit, das Schaltverhalten einzelner Molekülgruppen in Festkörpern genau zu beobachten, bietet neue Ansätze für die Untersuchung von Substanzen, deren Eigenschaften durch äußere Reize verändert werden können.

Die Forschungsarbeit zeigt auf, wie moderne Spektroskopieverfahren dazu beitragen, die Lücke zwischen theoretischen Modellen und experimentell belegbaren Zuständen in der molekularen Chemie weiter zu schließen.

de | wissenschaft | 70104211 |