Dr. Michael Bodensteiner

Werdegang

Weitere Tätigkeiten und Mitgliedschaften

• Geschäftsführer der OlexSys GmbH 

• Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh)
  Vorstandsmitglied im Arbeitskreis Chemische Kristallographie in der Fachgruppe Analytische Chemie, Wöhler-Vereinigung für Anorganische Chemie & Festkörperchemie und Materialforschung

• Deutsche Gesellschaft für Kristallographie (DGK)
  AK6 Chemische Kristallographie & AK2 Theorie und Lehre der Kristallographie

• European Crystallographic Association (ECA)
  Special Interest Groups: Quantum Crystallography, Instrumentation and Experimental Techniques, Crystallographic Computing & Education in Crystallography

• Alumniverein Chemie der Universität Regensburg e. V. (Vorsitzender)

• Verband Hochschule und Wissenschaft (vhw) Bayern (Vorsitzender der Ortsgruppe Regensburg) 

• Bayerischer Beamtenbund (BBB) Kreisausschuss Regensburg (Vorstandsmitglied)

Quantenkristallographie

Herkömmlich werden in der für Strukturmodelle in der Kristallstrukturanalyse generelle atomare Formfaktoren eingesetzt, die nur vom Element abhängen und auf einfachen quantenchemisch berechneten Elektronendichteverteilungen beruhen. Dagegen ist bei uns die Quantenkristallographie unter der Einsatz von individuellen asphärischen Formfaktoren allgegenwärtig. Diese werden entweder aus angepassten quantenchemischen Rechnungen basierend auf den Koordinaten des vorliegenden Strukturmodells oder durch Multipol-Verfeinerung gewonnen. Die Verwendung dieser Methoden erlaubt einen tiefen Einblick in Bindungsverhältnisse und Ladungsdichteverteilung oder auch die präzise Bestimmung von Wasserstoffpositionen auf dem Niveau von Neutronenbeugungsexperimenten. Dafür benutzen wir hauptsächlich die von uns mitentwickelte Software NoSpherA2. 

Abb. 1: Die Deformationsdichte einer Carboxylatgruppe zeigt deutlich die Verschiebung von Elektronendichte vom Kohlenstoff in die Bindungen (links) und freie Elektronenpaare am Sauerstoff (rechts).

Cu-Kβ-Strahlung

Trotz der deutlich geringeren Rohintensität bietet die Verwendung dieser ungewöhlichen Strahlungsart Vorteile gegenüber der sonst praktisch ausschließlich genutzten Kα-Strahlung. Beispielsweise sind für Kupferstrahlung höhere Auflösungsbereiche bis ca. 0.7 Å zugänglich und es tritt auch keine Reflexaufspaltung bei höheren Beugungswinkeln auf. Diese Vorteile zeigen sich beispielsweise an sogenannten Schwamm-Kristallen, bei denen sich ein Gastmolekül, teilweise mit Lösungsmittel-Molekülen überlagert, in ein metallorganisches Gerüst einlagert: mit Cu-Kβ-Strahlung lassen sich hier deutlich bessere Strukturmodelle erhalten.

Abb. 2: Die Restelektronendichten eines Schwammkristalls gemessen mit Cu-Kα (links) und Cu-Kβ-Strahlung (rechts). 

Anomale Dispersion

Resonante Streuung oder anomale Dispersion ist die inelastische Wechselwirkung des Röntgenstrahls mit den Elementen in einer Kristallstruktur. Sie hängt unmittelbar mit der Absorption der Strahlung zusammen und ist grundsätzlich energie- und elementspezifisch. In der klassischen Kristallographie wird eine entsprechende Korrektur mittels tabellierter Werte vorgenommen. Eine derartig pauschale Anpassung ist in einigen Fällen jedoch gravierend falsch, weshalb wir eine individuelle Bestimmung während der Verfeinerung des Strukturmodells entwickelt haben. Die Übereinstimmung mit dem experimentellen Absorptionsspektrum belegt einerseits den Nutzen der Methode und validiert sie zugleich.

Abb. 3: Tabellierte (gepunktete Linie) und experimentelle (durchgezogene Linien) anomale Dispersionswerte sowie mittels Einkristalldaten verfeinerte (rot +) und von Sasaki publizierte (blau x) Werte bei ausgewählten Energien bzw. Wellenlängen.

Wintersemester:

Sommersemester: