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 Biologischer Lichtsensor in Aktion gefilmt
15.06.2018 | Paul Scherrer Institut (PSI)

nachricht Belohnung fürs Gehirn
15.06.2018 | Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns

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: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Im Focus: First real-time test of Li-Fi utilization for the industrial Internet of Things

The BMBF-funded OWICELLS project was successfully completed with a final presentation at the BMW plant in Munich. The presentation demonstrated a Li-Fi communication with a mobile robot, while the robot carried out usual production processes (welding, moving and testing parts) in a 5x5m² production cell. The robust, optical wireless transmission is based on spatial diversity; in other words, data is sent and received simultaneously by several LEDs and several photodiodes. The system can transmit data at more than 100 Mbit/s and five milliseconds latency.

Modern production technologies in the automobile industry must become more flexible in order to fulfil individual customer requirements.

Im Focus: ALMA entdeckt Trio von Baby-Planeten rund um neugeborenen Stern

Neuartige Technik, um die jüngsten Planeten in unserer Galaxis zu finden

Zwei unabhängige Astronomenteams haben mit ALMA überzeugende Belege dafür gefunden, dass sich drei junge Planeten im Orbit um den Säuglingsstern HD 163296...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz – Schafft der Mensch seine Arbeit ab?

15.06.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Asteroidenforschung in Garching

13.06.2018 | Veranstaltungen

Meteoriteneinschläge und Spektralfarben: HITS bei Explore Science 2018

11.06.2018 | Veranstaltungen

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

EMAG auf der AMB: Hochproduktive Lösungen für die vernetzte Automotive-Produktion

15.06.2018 | Messenachrichten

AchemAsia 2019 in Shanghai

15.06.2018 | Messenachrichten

Dem Fettfinger zu Leibe rücken: Neuer Nanolack soll Antifingerprint-Oberflächen schaffen

15.06.2018 | Materialwissenschaften

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