Gitterbausteine

Gitterbausteine bezeichnet in der Kristallchemie und Materialwissenschaft die Grundbausteine, aus denen Kristallgitter aufgebaut werden. Sie können Ionen, Moleküle oder kleine Cluster sein, die Gitterpositionen als Knoten oder Verbindungsbausteine einnehmen. Durch Wahl und Anordnung der Gitterbausteine lassen sich Symmetrie, Dichte, Porosität und mechanische Eigenschaften des Kristalls steuern.

Typen: Knotenbausteine (multivalente Metallzentren, anorganische Cluster) bilden die zentralen Gitterpunkte; Verbindungsbausteine (Linker) sind organische oder anorganische Liganden, die über Koordinationsbindungen Brücken zwischen Knoten schlagen; Säulen- oder Spacerbausteine können als Pfeiler fungieren und das Bauprinzip ergänzen.

Beispiele: In Metal-Organic Frameworks (MOFs) dienen Metallcluster als Knoten und organische Dicarboxylate als Verbindungsbausteine. In Zeolithen bilden TO4- oder AlO4-Tetraeder das Grundgerüst. In Perowskitstrukturen übernehmen A-site-Kationen und BX6-Anionene die Gitterpositionen.

Designprinzipien: Geeignete Koordinationsgeometrien, Valenzen und Ladeausgleich sind entscheidend; räumliche Hohlräume und Flexibilität beeinflussen Porosität und Stabilität. Syntheseoptionen umfassen solvothermale oder hydrothermale Verfahren, oft ergänzt durch Lösungsmittel- und Katalysatorsteuerung.

Anwendungen: Gitterbausteine prägen Katalyse, Adsorption, Gastrennung, Energiespeicherung sowie optoelektronische Eigenschaften und damit verbundene Technologien.

Siehe auch: Kristallbau, Kristallstruktur, Motiv, Kristallengineering.