Nanostäbchen aus Phosphor

Der reaktionsträgere violette Phosphor ist aus Phosphor-Ketten aufgebaut, die eine Schichtstruktur ausbilden. Die schwarze Modifikation ist chemisch stabil und recht wenig reaktiv. Sie besitzt Halbleitereigenschaften und besteht aus zweidimensional vernetzten Schichten. Über die Struktur des nichtkristallinen roten Phosphors ist bisher wenig bekannt. Deutsche Forscher haben nun zwei weitere Modifikationen des vielgesichtigen Elements isoliert und strukturell charakterisiert – es handelt sich hierbei um Phosphor-Nanostäbchen.

Dem Forscherteam um Arno Pfitzner von der Universität Regensburg und Hellmut Eckert von der Universität Münster, ist es nun im Falle zweier verschiedener Kupferiodid-Phosphor-Addukte gelungen, Phosphor-Stränge aus der Kupferiodid-Matrix herauszulösen. Nach dem Zerfall der Addukt-Kristalle blieb eine Art rotbrauner Fasern übrig, die ausschließlich aus Phosphoratomen bestehen, sich aber deutlich von der roten Phosphormodifikation unterscheiden. An Luft sind die trockenen Fasern über Wochen stabil. Unter dem Elektronenmikroskop erwies sich diese rotbraune Phosphor-Form als lange, parallel ausgerichtete Nanostäbe mit Querschnitten von ungefähr 0,34 bzw. 0,47 Nanometern.

Mithilfe spezieller kernresonanzspektroskopischer Methoden gelang es den Wissenschaftlern, die Struktur der beiden leicht unterschiedlichen Stäbchentypen zu entschlüsseln. In beiden Fällen handelt es sich um lange Polymermoleküle aus – auf verschiedene Weise – miteinander verknüpften Phosphoratomen. Kupferiodid-Addukt Nummer 1 liefert Käfige aus acht Phosphoratomen, die über Ringe aus vier Phosphoratomen zu einer Kette verbunden sind. Das andere Addukt führt zu Käfigen aus zehn Phosphoratomen, die über Fragmente aus zwei Phosphoratomen zur Kette verbunden sind.

Uni Regensburg, Institut für Anorganische Chemie
Herr Prof. Dr. A. Pfitzner
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