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 Wie Reize auf dem Weg ins Bewusstsein versickern
22.09.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Lebendiges Gewebe aus dem Drucker
22.09.2017 | Universitätsklinikum Freiburg

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: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie