Neue Studie stellt selbstorganisierende leitende Nanostrukturen vor
Japanisch-Deutsches Forschungsteam synthetisiert thiophenhaltige Nanogürtel / Analyse legt Struktur und Verhalten der Moleküle offen
Auf der Suche nach nützlichen Materialien lohnt sich ein genauer Blick auf kleinste Strukturen: Im Nanobereich weisen Materialien manchmal einzigartige Eigenschaften auf, zum Beispiel im Hinblick auf die elektrische Leitfähigkeit. Dazu zählen Nanokohlenstoffe wie das kugelförmige C60-Molekül, Nanoröhren und das zweidimensionale Graphen. Auch für gürtelförmige Verbindungen aus Kohlenstoffringen sagen theoretische Überlegungen interessante Eigenschaften voraus. Beispielsweise könnten sie als optoelektronische Bauteile eingesetzt werden oder in „selbstheilenden Materialien“, deren Moleküle sich selbst zu regelmäßigen Strukturen zusammenfügen. Ein japanisch-deutsches Forschungsteam, darunter Wissenschaftler vom Organisch-Chemischen Institut sowie vom Physikalischen Institut der Universität Münster, hat nun derartige Kohlenstoffnanogürtel hergestellt und analysiert.
Die gebildeten Moleküle sind neutral geladen, aber stark polarisiert, da sich alle Schwefelatome auf der gleichen Seite des Gürtels befinden. Das führt dazu, dass sich die Moleküle im Kristallverbund sehr stark anziehen und säulenförmig stapeln, und es prädestiniert sie dafür, großflächige, geordnete Strukturen auf Oberflächen zu erzeugen. „Die Ergebnisse auf Gold und Kupfer unterschieden sich überraschend stark“, sagt Physiker Dr. Harry Mönig. „Auf Goldoberflächen sammeln sich die Moleküle an atomaren Stufenkanten, wobei die Schwefelatome zur Oberfläche hinzeigen. Auf Kupfer sammelten sich die Moleküle im Gegensatz dazu in großen Inseln auf den flachen Kristallebenen. Die Schwefelatome zeigen in diesem Fall von der Oberfläche weg.“
Die „Japan Society for the Promotion of Science”, das Ministerium für Bildung, Kultur, Sport, Wissenschaft und Technologie in Japan sowie die Deutsche Forschungsgemeinschaft unterstützten die Arbeit finanziell.
