Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Physiker legen chemisches Allround-Talent in Ketten

13.08.2014

Porphyrin-Moleküle sind essentiell für viele biologische Prozesse, wie etwa die Photosynthese.

Kernbestandteil dieser vielfältigen molekularen Bausteine ist das Porphin. An der Technischen Universität München (TUM) forscht die Gruppe um Dr. Wilhelm Auwärter an den chemischen Allround-Talenten.


Porphin-Dimere

Bild: W. Auwärter/Alissa Wiengarten/TUM

Geordnete Ketten der Porphine, sogenannte Tapes, könnten etwa zur Datenspeicherung genutzt werden. Nun ist es den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern gelungen, Porphin-Paare und kurze Porphin-Ketten direkt auf einer Oberfläche herzustellen.

Porphin-Moleküle in Ketten legen: Das ist ein Ziel von Dr. Wilhelm Auwärter und seinem Team am Lehrstuhl für Molekulare Nanowissenschaften & Chemische Physik von Grenzflächen der TUM. Und es ist ihnen gelungen.

In einer Vakuum-Kammer erhitzten die Physiker Porphin-Pulver so stark, dass die Moleküle sich einzeln aus dem Verband lösten und das Pulver sublimierte, also direkt in den gasförmigen Zustand überging. Eine Silberoberfläche fing die Moleküle auf.

Wird dieses Substrat auf bestimmte Temperaturen gebracht, reagieren die Porphine miteinander und verbinden sich. Einzelne Porphin-Moleküle können die heiße Oberfläche verlassen. Zwei, drei oder mehr miteinander verbundene Porphin-Einheiten jedoch nicht mehr. Ungeordnete, verzweigte Ketten mit bis zu 90 Porphin-Einheiten konnten die Wissenschaftler auf diese Weise bereits erzeugen.

Silber wirkt als Katalysator

Die Silberoberfläche spielt bei der Bildung der Porphin-Strukturen offenbar eine tragende Rolle: "Silber scheint eine Art Katalysator für die Bildung der Molekülketten zu sein", erklärt Wilhelm Auwärter. "Warum das so ist, können wir noch nicht vollständig erklären."

Die Wissenschaftler möchten neben solchen grundlegenden Fragen auch klären, wie sich geordnete, lange Molekülketten aus Porphinen herstellen lassen, sogenannte Tapes. Sie sind nur ein Molekül breit und könnten in Zukunft als optisch aktive Elemente, für elektronische Anwendungen oder auch zur Datenspeicherung genutzt werden.

Um die winzigen Strukturen auf den Silberoberflächen zu untersuchen, benutzt das Team ein ganzes Ensemble ausgefeilter Strukturanalyse-Techniken. Mithilfe des Rastertunnel-Mikroskops der TUM konnten die Wissenschaftler nachweisen, dass sich tatsächlich Dimere und kurze Ketten aus Porphin gebildet hatten.

Anhand der spektroskopischen Untersuchungen mit Synchrotron-Strahlung aus dem ELETTRA-Speicherring in Triest gewannen die Wissenschaftler außerdem wichtige Einblicke in die elektronische Struktur der Anordnungen.

Über das Projekt:
Die Arbeiten wurden unterstützt aus Mitteln des European Research Council (Advanced Grant MolArt), der Deutschen Forschungsgemeinschaft (Exzellenzcluster Munich-Centre for Advanced Photonics (MAP) und Institute for Advanced Study der Technischen Universität München), der International Max Planck Research School of Advanced Photon Science (IMPRS-APS), eines Marie Curie Intra-European Fellowship der EU sowie der japanischen Programme des International Center for Young Scientists (ICYS) und des International Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA). Die Synchrotron-Experimente wurden am Berliner Elektronen-Synchrotron BESSY II und am Elektronen-Synchrotron ELETTRA in Trieste (Italien) durchgeführt.

Originalpublikation:
"Surface-assisted Dehydrogenative Homocoupling of Porphine Molecules", Alissa Wiengarten, Knud Seufert, Willi Auwärter, David Ecija, Katharina Diller, Francesco Allegretti, Felix Bischoff, Sybille Fischer, David A. Duncan, Anthoula C. Papageorgiou, Florian Klappenberger, Robert G. Acres, Thien H. Ngo and Johannes V. Barth
J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 9346−9354 – DOI: 10.1021/ja501680n

Weitere Informationen:

http://www.tum.de/die-tum/aktuelles/pressemitteilungen/kurz/article/31734/ (Meldung im Web)
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja501680n (Originalpublikation)
http://mediatum.ub.tum.de/?id=1227976#1227976 (Bilder zum Download)

Dr. Ulrich Marsch | Technische Universität München

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Mainzer Physiker gewinnen neue Erkenntnisse über Nanosysteme mit kugelförmigen Einschränkungen
27.06.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Glykane als Biomarker für Krebs?
27.06.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zu aktuellen Fragen der Stammzellforschung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Fraunhofer FKIE ist Gastgeber für internationale Experten Digitaler Mensch-Modelle

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mainzer Physiker gewinnen neue Erkenntnisse über Nanosysteme mit kugelförmigen Einschränkungen

27.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wave Trophy 2017: Doppelsieg für die beiden Teams von Phoenix Contact

27.06.2017 | Unternehmensmeldung

Warnsystem KATWARN startet international vernetzten Betrieb

27.06.2017 | Informationstechnologie