Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Forscher entwickeln zweidimensionalen Kristall mit hoher Leitfähigkeit

21.08.2017

Neue Anwendungsfelder in Elektronik und Nanotechnologie

Wissenschaftlern der Universität Leipzig ist es in Zusammenarbeit mit Kollegen aus Japan, Großbritannien und den USA erstmals gelungen, organische Moleküle zu einem zweidimensionalen Kristall mit sehr hoher Leitfähigkeit zusammenzufügen.

"Diese Synthese eröffnet dem Kohlenstoff die Welt der zweidimensionalen Netzstrukturen, ein Ziel, das seit langem in der Chemie und Physik verfolgt wurde", sagt der Leiter des internationalen Forschungsteams, Prof. Donglin Jiang vom Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST). Die Wissenschaftler haben ihre neuen Erkenntnisse gerade im renommierten Journal "Science" veröffentlicht.

Die neue polymere Gerüstverbindung bietet vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in der Nanotechnologie und in der Elektronik. "Aus solch molekularen Bausteinen können Halbleiter mit verschiedensten elektronischen und strukturellen Eigenschaften entwickelt werden.

Diese könnten beispielsweise in der Photovoltaik, der Sensorik oder bei der Herstellung von Leuchtelementen Impulse für neue Technologien setzen", sagt Prof. Dr. Thomas Heine vom Wilhelm-Ostwald-Institut der Universität Leipzig, wo die Berechnungen zur Struktur und zu den elektronischen Eigenschaften durchgeführt wurden. Weiterhin waren an dem Projekt Forscher des Institute for Molecular Science in Japan, der Nottingham Trent University in Großbritannien und des Lawrence Berkeley National Laboratory in den USA beteiligt.

Chemiker haben in den vergangenen Jahrhunderten die Synthese von Molekülen perfektioniert. Sie können heute einzelne Atome oder Atomgruppen im Molekülverband so anordnen, dass sie die Eigenschaften des Moleküls bestimmen.

Diese synthetisierten Moleküle bestehen oft aus vielen verschiedenen Elementen und sind aus dem Haushalt (zum Beispiel Waschmittel), der Medizin (zum Beispiel Schmerzmittel) oder der Landwirtschaft (zum Beispiel Düngemittel) bekannt. Bei den festen Materialien ist solch eine atomare Kontrolle bislang nicht gelungen. In den meisten Fällen nutzt man die Stoffe in der Struktur, wie sie in der Natur vorgefunden werden, und sucht sich aus der Vielfalt der Möglichkeiten das am besten passende Material heraus.

"Das Design von komplexen, regulären Feststoffen mit dedizierten Eigenschaften ist bislang noch nicht im großen Maßstab gelungen", erklärt Chemiker Dr. Matthew Addicoat, der ebenfalls an den Forschungen im Wilhelm-Ostwald-Institut der Universität Leipzig beteiligt war, mittlerweile jedoch an der Nottingham Trent University tätig ist.

Zwar sei es möglich, Moleküle in sogenannten Gerüstverbindungen zu regulären Kristallen zusammenzufügen, jedoch agieren die molekularen Bausteine hier immer noch vornehmlich als Einzelmoleküle. Durch das Zusammenfügen der Moleküle im Kristall werden also nur begrenzt gemeinsame Eigenschaften gebildet. Das Wissenschaftlerteam hat nun erstmals organische Moleküle so zu einem regulären zweidimensionalen Gerüst zusammengefügt, dass sie elektronisch koppeln und dadurch gemeinsame Eigenschaften ausbilden. 

Originaltitel der Veröffentlichung im "Science": "Two-dimensional sp2 carbon-conjugated covalent organic frameworks" Doi: 10.1126/science.aan0202 

Weitere Informationen:

Prof. Dr. Thomas Heine
Lehrstuhl für Theoretische Chemie komplexer Systeme Wilhelm-Ostwald-Institut für Physikalische und Theoretische Chemie
Telefon: +49 341 97-36401
E-Mail: homas.heine@uni-leipzig.de

Medienredaktion | Universität Leipzig
Weitere Informationen:
http://www.uni-leipzig.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Highlight der Halbleiter-Forschung
20.02.2018 | Technische Universität Chemnitz

nachricht Beobachtung und Kontrolle ultraschneller Prozesse mit Attosekunden-Auflösung
20.02.2018 | Technische Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Innovation im Leichtbaubereich: Belastbares Sandwich aus Aramid und Carbon

Die Entwicklung von Leichtbaustrukturen ist eines der zentralen Zukunftsthemen unserer Gesellschaft. Besonders in der Luftfahrtindustrie und in anderen Transportbereichen sind Leichtbaustrukturen gefragt. Sie ermöglichen Energieeinsparungen und reduzieren den Ressourcenverbrauch bei Treibstoffen und Material. Zum Einsatz kommen dabei Verbundmaterialien in der so genannten Sandwich-Bauweise. Diese bestehen aus zwei dünnen, steifen und hochfesten Deckschichten mit einer dazwischen liegenden dicken, vergleichsweise leichten und weichen Mittelschicht, dem Sandwich-Kern.

Aramidpapier ist ein etabliertes Material für solche Sandwichkerne. Sein mechanisches Strukturversagen ist jedoch noch unzureichend erforscht: Bislang fehlten...

Im Focus: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Im Focus: In best circles: First integrated circuit from self-assembled polymer

For the first time, a team of researchers at the Max-Planck Institute (MPI) for Polymer Research in Mainz, Germany, has succeeded in making an integrated circuit (IC) from just a monolayer of a semiconducting polymer via a bottom-up, self-assembly approach.

In the self-assembly process, the semiconducting polymer arranges itself into an ordered monolayer in a transistor. The transistors are binary switches used...

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

Tag der Seltenen Erkrankungen – Deutsche Leberstiftung informiert über seltene Lebererkrankungen

21.02.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

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

Kameratechnologie in Fahrzeugen: Bilddaten latenzarm komprimiert

21.02.2018 | Messenachrichten

Mit grüner Chemie gegen Malaria

21.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Periimplantitis: BMBF fördert zahnärztliches Verbund-Projekt mit 1,1 Millionen Euro

21.02.2018 | Förderungen Preise

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