Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Flüssigkristalle auf dem Weg zur Komplexität

11.03.2011
Die Ordnung, wie sie für Kristalle typisch ist, kombiniert mit der Beweglichkeit von Flüssigkeiten ergibt den sogenannten „4. Aggregatzustand“ – Flüssigkristalle. Diese Form der kondensierten Materie ist nicht nur die Voraussetzung für flache Displays (LCDs), welche man heute z.B. in allen Laptop-Computern verwendet.

Wie sich Moleküle zu hochkomplexen flüssigkristallinen Strukturen spontan selbstorganisieren können, beschreiben Forscher der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) in internationaler Kooperation mit anderen Forschergruppen in einem Artikel in der jüngsten Ausgabe des renommierten Wissenschaftsmagazins „Science“.

Das Forschungsgebiet des Chemikers Prof. Dr. Carsten Tschierske berührt gleich zwei Schwerpunkte der MLU: die Bio- und die Materialwissenschaften. Seine Arbeit ist unter anderem Teil des an der MLU angesiedelten Landesexzellenznetzwerks „Nanostrukturierte Materialien" und der Forschergruppe 1145. Er interessiert sich vor allem für die Entwicklung neuer Möglichkeiten zur Erzeugung komplexer flüssigkristalliner Strukturen.

Bisher bekannte Flüssigkristalle etwa haben noch sehr einfache Strukturen, weit entfernt zum Beispiel von der Komplexität lebender Systeme. In ihrer Arbeit “Complex multicolor Tilings and Critical Phenomena in Tetraphilic Liquid Crystals” beschreiben die Wissenschaftler rund um Tschierske jetzt, wie sich spezifisch entwickelte „tetraphile“ Moleküle zu hochkomplexen flüssigkristallinen Strukturen spontan selbstorganisieren können.

Alle für die Strukturbildung notwendigen Informationen müssen detailliert in der molekularen Struktur festgeschrieben sein. Dies wird erreicht durch eine gezielte Kombination von in diesem Fall vier (daher ,tetraphil’) verschiedenen miteinander unverträglichen und sich daher gegenseitig abstoßenden Molekülteilen mit anderen, sich gegenseitig anziehenden Teilen.

„So wird die abstoßende Wirkung aufgehoben und es können sich komplexere Strukturen bilden. Derartige Moleküle können sich in Waben organisieren, die von der Struktur her Bienenwaben ähnlich sind“, erläutert Prof. Dr. Carsten Tschierske von der MLU. „Während die allgemein bekannten Bienenwaben alle die gleiche sechseckige Form aufweisen und mit identischem Inhalt, dem Honig, gefüllt sind, bestehen die molekularen Wabenstrukturen jedoch aus periodischen Gittern von Einzelwaben unterschiedlicher Form, sind etwa dreieckig, viereckig oder sechseckig, und haben einen Durchmesser von nur wenigen Nanometern.“

Diese „Nanowaben“ sind zudem unterschiedlich gefüllt. Und: die Waben sind nicht fest wie die Bienenwaben, sondern stellen flüssige dynamische Strukturen dar.

Diese Fließeigenschaft ist entscheidend für einen zweiten Aspekt dieser Arbeit. Dieser zeigt, dass sich bei höheren Temperaturen die Inhalte verschiedener Waben vermischen können. Das verringert die Komplexität, da nun alle Waben wieder die gleichen Inhalte haben können. Die Wissenschaftler konnten nachweisen, dass der Übergang zwischen Strukturen niedriger und höherer Komplexität kontinuierlich ist. Damit ermöglichen diese Arbeiten ein generelles fachübergreifendes Verständnis der Ausbildung von Komplexität in selbstorganisierten Strukturen chemischer Systeme.

Gedanken über mögliche Anwendungen für die neue, soeben in „Science" publizierte Erkenntnis hält Tschierske zwar für spekulativ: „Wir betreiben Grundlagenforschung, bauen neue Moleküle, um zu sehen: Wie organisieren sie sich?", beschreibt der hallesche Forscher die Arbeit seines Teams. Einige Beispiele kann er aber dennoch nennen: „Holographische Informationsspeicherung, ‚Nanolithographie’ und die Strukturierung organischer elektronischer Materialien in organischen Solarzellen und Transistoren.“

„Science“-Veröffentlichung
“Complex Multicolor Tilings and Critical Phenomena in Tetraphilic Liquid Crystals”, Science Vol. 331 (2001), Seite 1302 ff.

Autoren: Xiangbing Zeng, Robert Kieffer, Benjamin Glettner, Constance Nürnberger, Feng Liu, Karsten Pelz, Marko Prehm, Ute Baumeister, Harald Hahn, Heinrich Lang, Gillian A. Gehring, Christa H. M. Weber, Jamie K. Hobbs, Carsten Tschierske, Goran Ungar

Ansprechpartner zu dieser Pressemitteilung
Prof. Dr. Carsten Tschierske
Telefon: 0345 55 25664
Email: carsten.tschierske@chemie.uni-halle.de

Ulf Walther | idw
Weitere Informationen:
http://www.chemie.uni-halle.de
http://www.sciencemag.org/content/331/6022/1302.full.pdf

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Beschichtung lässt Muscheln abrutschen
18.08.2017 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

nachricht PKW-Verglasung aus Plastik?
15.08.2017 | Technische Hochschule Mittelhessen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie