Untersuchungen an Hemi-Carceranden und an endohedralen Fullerenen in Kohlenstoffnanoröhren mit modernen Methoden der Elektronen Paramagnetischen Resonanz

In der vorliegenden Arbeit wurden mit der Elektronen Paramagnetischen Resonanz (EPR) Käfigverbindungen untersucht. Diese sind in Abhängigkeit ihrer Struktur in der Lage, Gastmoleküle reversibel oder irreversibel zu binden. Mit modernen EPR-Methoden konnte die Struktur eines Kupfer Hemi-Carceranden aufgeklärt werden. Dabei wurden die Site-Symmetrie des Kupfer-Ions und dessen direkte Liganden mit der continous wave- (c.w.) und 2-Puls Echo-Technik studiert. Zur Aufklärung und Abstandsabschätzung benachbarter Wasserstoff-Atome wurden die Elektron-Kern-Doppelresonanz (ENDOR) und die Kern-Modulationsexperimente ESEEM (electron spin echo envelope modulation) und HYSCORE (hyperfine sublevel correlation experiment) angewendet. Ebenso konnte eine Koordination des Kupfer-Ions durch Lösungsmittelmoleküle nachgewiesen werden. Die aus den EPR-Messungen erhaltenen Ergebnisse wurden abschließend mit einem aus der Dichte-Funktional-Theorie optimierten Strukturvorschlag verglichen. In einem weiteren Teil der Arbeit wurden mit der EPR endohedrale Fullerene und Kohlenstoffnanoröhren untersucht. Der irreversible Einbau eines Stickstoff-Atoms in das Innere eines Fullerenkäfigs ermöglicht den Einsatz dieser endohedralen Fullerene als Spinsonden. Die Einlagerung endohedraler Fullerene erlaubt das Studium der Wechselwirkung zwischen Kohlenstoffnanoröhre und Fulleren.