Drei Farben: Flüssigkristalle

Leuchtende Materialien, die ihre Leuchteigenschaften als Antwort auf äußere Reize ändern, könnten interessante Ansätze für neuartige Speichermedien, Sensoren, Sicherheitseinrichtungen und Anzeigetafeln sein.

Typischerweise können solche Stoffe entweder zwischen „an“ und „aus“ oder zwischen zwei verschiedenen Farben geschaltet werden. Bereits das Schalten zwischen drei stabilen Farben ließ sich bei Materialien, die nur einen einzigen Leuchtstoff enthalten, bisher nicht erreichen. Takashi Kato und Yoshimitsu Sagara von der Universität Tokio stellen in der Zeitschrift Angewandte Chemie nun einen flüssigkristallinen Stoff vor, der durch thermische und mechanische Reize zwischen drei verschiedenen Farben hin- und hergeschaltet werden kann.

Das neue Material besteht aus zwei organischen Verbindungen – einem kleinen und einem großen, hantelförmigen Molekültyp, beide bestehend aus einer verzweigten Anordnung aromatischer Sechsringe. Das große Molekül enthält einen Anthracenbaustein als leuchtende Atomgruppierung (Luminophor). Die Molekülmischung aggregiert zu Flüssigkristallen. Moleküle im flüssigkristallinen Zustand liegen teilweise geordnet vor wie in einem Kristall, sind dabei aber beweglich wie in einer Flüssigkeit. Flüssigkristalle kennt man vor allem als Bestandteil von Displays.

Die japanischen Forscher präparierten dünne Filme aus ihren speziellen Flüssigkristallen. Unter UV-Licht leuchten diese Filme rot-orange. Mechanisches Scheren, etwa durch Reiben, bei 90 °C ändert die Anordnung der Flüssigkristalle – die geriebenen Stellen erscheinen nun grün. Diese neue grüne Phase ist von Raumtemperatur bis 146 °C stabil. Der erstaunliche Film kann aber noch mehr: Beide, die rot-orange und die grüne Phase, lassen sich durch Reiben bei Raumtemperatur umwandeln in eine gelb leuchtende Variante. Erwärmen auf 145 °C und anschließendes Abkühlen auf Raumtemperatur macht aus grün und gelb wieder rot-orange.

Der leuchtende Flüssigkristall könnte beispielsweise in Kunststoffe eingearbeitet und als Beschichtungsstoff oder zur Herstellung technischer Bauteile verwendet werden. Durch die Farbänderungen könnte auf einfache Weise angezeigt werden, ob das Material thermischen oder mechanischen Belastungen ausgesetzt war. Diese Historie zu kennen, wäre hilfreich für Wartungsarbeiten. Auch Künstler könnten interessiert sein, da sich mithilfe des Flüssigkristalls stabile Bilder in sehr schön leuchtenden Farben erzeugen lassen und problemlos „geschrieben“ und wieder „ausradiert“ werden kann.

Angewandte Chemie: Presseinfo 31/2011

Autor: Takashi Kato, University of Tokyo (Japan), http://kato.t.u-tokyo.ac.jp/index-e.html

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201100914

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