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 Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress
23.02.2018 | Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT)

nachricht Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren
23.02.2018 | Max-Planck-Institut für molekulare Genetik

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: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics