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 Rasende Elektronen unter Kontrolle
16.11.2018 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

nachricht Kometen als Wasserträger für Exoplaneten
15.11.2018 | Universität Wien

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: Rasende Elektronen unter Kontrolle

Die Elektronik zukünftig über Lichtwellen kontrollieren statt Spannungssignalen: Das ist das Ziel von Physikern weltweit. Der Vorteil: Elektromagnetische Wellen des Licht schwingen mit Petahertz-Frequenz. Damit könnten zukünftige Computer eine Million Mal schneller sein als die heutige Generation. Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) sind diesem Ziel nun einen Schritt nähergekommen: Ihnen ist es gelungen, Elektronen in Graphen mit ultrakurzen Laserpulsen präzise zu steuern.

Eine Stromregelung in der Elektronik, die millionenfach schneller ist als heutzutage: Davon träumen viele. Schließlich ist die Stromregelung eine der...

Im Focus: UNH scientists help provide first-ever views of elusive energy explosion

Researchers at the University of New Hampshire have captured a difficult-to-view singular event involving "magnetic reconnection"--the process by which sparse particles and energy around Earth collide producing a quick but mighty explosion--in the Earth's magnetotail, the magnetic environment that trails behind the planet.

Magnetic reconnection has remained a bit of a mystery to scientists. They know it exists and have documented the effects that the energy explosions can...

Im Focus: Eine kalte Supererde in unserer Nachbarschaft

Der sechs Lichtjahre entfernte Barnards Stern beherbergt einen Exoplaneten

Einer internationalen Gruppe von Astronomen unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg ist es gelungen, beim nur sechs Lichtjahre...

Im Focus: Mit Gold Krankheiten aufspüren

Röntgenfluoreszenz könnte neue Diagnosemöglichkeiten in der Medizin eröffnen

Ein Präzisions-Röntgenverfahren soll Krebs früher erkennen sowie die Entwicklung und Kontrolle von Medikamenten verbessern können. Wie ein Forschungsteam unter...

Im Focus: Ein Chip mit echten Blutgefäßen

An der TU Wien wurden Bio-Chips entwickelt, in denen man Gewebe herstellen und untersuchen kann. Die Stoffzufuhr lässt sich dabei sehr präzise dosieren.

Menschliche Zellen in der Petrischale zu vermehren, ist heute keine große Herausforderung mehr. Künstliches Gewebe herzustellen, durchzogen von feinen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Kalikokrebse: Erste Fachtagung zu hochinvasiver Tierart

16.11.2018 | Veranstaltungen

Können Roboter im Alter Spaß machen?

14.11.2018 | Veranstaltungen

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungen

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

Mikroplastik in Kosmetik

16.11.2018 | Studien Analysen

Neue Materialien – Wie Polymerpelze selbstorganisiert wachsen

16.11.2018 | Materialwissenschaften

Anomale Kristalle: ein Schlüssel zu atomaren Strukturen von Schmelzen im Erdinneren

16.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

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