Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Puzzeln mit Molekülen

15.07.2013
Es ist, als würde man Puzzleteile auf eine Magnetwand werfen und hoffen, dass sie sich von alleine richtig anordnen. So ähnlich gehen Wissenschaftler bisher vor, wenn sie Moleküle auf Oberflächen auftragen, um Materialien für neue Technologien wie etwa organische Solarzellen herzustellen.

Bisher fehlt das Grundlagenwissen, um diese Moleküle kontrolliert auf den Flächen zu platzieren. Dieses Wissen bereitzustellen – das ist das Ziel der an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) neu eingerichteten Forschergruppe „funCOS“. Die DFG hat den Wissenschaftlern unter der Leitung von Prof. Dr. Jörg Libuda, Lehrstuhl für Chemie und Pharmazie, nun grünes Licht gegeben.

Für die Herstellung von organischen Solarzellen oder elektronischen Bauelementen haben sich Wissenschaftler die Natur als Vorbild genommen: Dort übernehmen Moleküle wichtige Funktionen – wie beispielsweise die sogenannten Porphyrine, die bei der pflanzlichen Photosynthese das Sonnenlicht einfangen und die so gewonnene Energie umwandeln und weiterleiten. In organischen Solarzellen sollen die Porphyrine nun dasselbe tun.

Damit am Ende Strom produziert wird, müssen die Moleküle jedoch auf Trägerflächen aufgetragen werden. Dazu geben die Wissenschaftler die Moleküle in ein Lösungsmittel, tauchen den Träger in die Lösung – „und dann hofft man, dass möglichst viele Moleküle gut geordnet auf der Oberfläche kleben bleiben“, erklärt funCOS-Sprecher Prof. Jörg Libuda. Noch sind Wissenschaftler auf den Zufall angewiesen: Wie viele Moleküle an die Oberfläche binden, welche chemischen Bindungen sie eingehen und welche chemischen Reaktionen sie auslösen – darüber haben die Forscher bisher keine Kontrolle.

Für die Funktion der Technologien, wie in diesem Beispiel die organischen Solarzellen, ist die Anordnung der Moleküle jedoch von höchster Bedeutung: Sind sie falsch oder unregelmäßig auf der Oberfläche platziert, treten Fehlfunktionen auf.

Hier setzt die Forschergruppe FOR 1878 „funCOS – Functional Molecular Structures on Complex Oxide Surfaces“ an: 15 Arbeitsgruppen der FAU untersuchen die Bereiche in denen Moleküle und Trägerflächen aufeinander treffen – sogenannte Molekül-Oxid-Grenzflächen. „Wir wollen Kontrolle über die Moleküle erlangen, um ihnen bestimmte Funktionen zu entlocken, wie zum Beispiel Sonnenlicht einzufangen“, fasst Libuda das Projekt kurz zusammen. Ziel ist, die Forschungsergebnisse in einer Art Baukastensystem zusammenzuführen, um maßgeschneiderte und funktionale Molekül-Oxid-Grenzflächen herstellen zu können.

Ein ehrgeiziges Unterfangen: Die Wissenschaftler müssen die Moleküle jeweils auf ganz verschiedenen Trägerflächen ausprobieren und sie dann auf unterschiedliche Eigenschaften hin überprüfen. Um ideale Testbedingungen zu erhalten, verwenden die Wissenschaftler vereinfachte Modelle. „Wir müssen den Versuchsaufbau bis hin zum kleinsten Atom genauestens kontrollieren können. Daher verwenden wir nur Oberflächen, von denen wir genau wissen, wo welches Atom sitzt“, erklärt Libuda den Ansatz der Forscher. Die Wissenschaftler der Naturwissenschaftlichen und der Technischen Fakultät erforschen dabei nicht nur unterschiedliche Moleküle und Trägerflächen – sie untersuchen auch unterschiedliche Aspekte ihrer Eigenschaften. „Wenn man durch ein Mikroskop sieht, erkennt man das Molekül als Hügelchen. Man erkennt dann zwar genau, wo es auf der Oberfläche sitzt, ein Blick durch das Mikroskop sagt einem aber noch nichts über die chemischen Bindungen. Daran arbeitet dann eine andere Gruppe“, beschreibt Libuda das Vorgehen.

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Jörg Libuda
Tel.: 09131/85-27308
joerg.libuda@fau.de

Blandina Mangelkramer | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-erlangen.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zirkuläre RNA wird in Proteine übersetzt
24.03.2017 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen
24.03.2017 | Universität Bayreuth

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: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise