Darstellung und Untersuchung von Atomen in chemischen Fallen

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Mit N@C60 (atomarer Stickstoff eingekapselt in C60) konnte erstmals ein hochreaktives Atom stabil in eine molekulare Falle eingekapselt werden. Das Stickstoffatom befindet sich dabei im Zentrum des [60] Fullerens, ohne eine chemische Bindung mit den Kohlenstoffatomen einzugehen. Es behält seine atomare Grundzustandskonfiguration und ist unter Umgebungsbedingungen (z.B. an Luft bei Raumtemperatur) stabil. N@C60 wird durch Ionenimplantation hergestellt und kann durch Filtrierung und Chromatographie von anderen Bestandteilen getrennt werden. Bisher konnte neben N@C60 noch N@C70 und P@C60 nach der gleichen Methode hergestellt werden. Zunächst soll der Einfluß der Käfiggeometrie auf die elektronischen Zustände des eingeschlossenen Atoms untersucht werden. Weiterhin ist wegen der überraschend geringen Linienbreite der EPR Übergänge zu erwarten, daß elektrische und magnetische Felder in Festkörpern mit N@C60 als Sonde untersucht werden können. Die Herstellung von wasserlöslichen Produkten für biologische Untersuchungen ist durch Derivatisierung der Fullerenenhülle ebenfalls möglich. Im Hinblick auf weitere Anwendungen sollen die Eignung dieser Systeme für Präzisionsmessungen (Standards) und für Verwendung als Sonden und Tracer in chemischen und biologischen Prozessen untersucht werden.