Meine Merkliste
my.chemie.de  
Login  

Nanostrukturen, die sich auf Knopfdruck bilden

Umschalten zwischen verschiedenen Nanostukturen

18.02.2015

Copyright: TU Wien

Manche Moleküle ordnen sich auf einer Oberfläche auf ganz bestimmte Weise an - und im optimalen Fall lässt sich das Verhalten sogar steuern.

Man würde erwarten, dass sich Moleküle auf einer Oberfläche einfach ganz zufällig anordnen, wie Spielzeugkugeln, die man über den Boden rollen lässt. Oft ist das auch so – doch manche Moleküle können mehr. „Wenn zwischen ihnen die richtigen Kräfte wirken, verbinden sie sich automatisch zu einer komplexen Struktur“, erklärt Stijn Mertens. Er ist am Institut für angewandte Physik der TU Wien, für das Labor für elektrochemische Oberflächenphysik zuständig. Diesen Effekt zu kontrollieren ist meist sehr schwierig. Nun konnte eine Methode gefunden werden, das positiv geladene Molekül PQP+ sogar zwischen verschiedenen Ordnungszuständen wechseln zu lassen.

Die Moleküle werden auf einer ebenen Goldfläche aufgebracht und dann mit einer Elektrolytlösung bedeckt. Zwischen dem Golduntergrund und der Elektrolytlösung wird dann eine elektrische Spannung angelegt und die Moleküle bilden eine poröse Struktur. Je stärker der Golduntergrund negativ aufgeladen wird, umso mehr PQP+ Moleküle können sich pro Fläche anlagern. Daher können sich je nach elektrischer Spannung unterschiedliche geordnete Muster ergeben. „Je höher die Ladung im Gold, umso dichter wird die Überdeckung mit den PQP+ Molekülen“, erklärt Stijn Mertens. „Bei all diesen Beispielen von Selbstorganisation legt die chemische Struktur der Bausteine bereits fest, welche Anordnungen in der Ebene möglich sind.“

Sechseckige Blumenmuster

Zunächst bilden die Moleküle sechseckige, blütenartige Strukturen aus. Erhöht man die Spannung, drehen sich die Moleküle und rücken auseinander. In der Mitte jeder Sechsergruppe wird dann ein Platz für ein zusätzliches Molekül frei und eine neue, dichtere Struktur entsteht. Erhöht man die Spannung weiter, rücken die Moleküle schließlich übereinander und formen eine dreidimensionale Struktur. Mit Hilfe von Rastertunnelmikroskopen kann man die winzigen Strukturen mit Abmessungen im Bereich von wenigen Nanometern abbilden.

„Dieses Maß an Kontrolle und Reproduzierbarkeit ist bei selbstorganisierenden Molekülen ungewöhnlich“, sagt Mertens. Insbesondere der Wechsel zwischen zwei- und dreidimensionalen Strukturen konnte vorher noch nie beobachtet werden wenn nur eine einzige Sorte chemischer Bausteine verwendet wird. „Nützlich könnte das für künstliche Rezeptoren, hochspezifische Detektoren oder neue, intelligente Materialien sein“, hofft Mertens. Auch Flüssigkristall-Displays funktionieren auf ähnliche Weise: Auch dort wird die Ausrichtung von Molekülen mit Hilfe elektrischer Felder kontrolliert.

Fakten, Hintergründe, Dossiers
Mehr über TU Wien
  • News

    Mikroskopische Strukturen für rüttelsichere Stecker

    In einem österreichisch-deutschen Forschungsprojekt erzeugt man mit Lasertechnik mikroskopische Strukturen auf elektrischen Steckern um die Ausfallssicherheit zu erhöhen. Über Wackelkontakte hat sich wohl jeder schon geärgert. Schlechte Steckverbindungen sind häufig die Ursache für ein Vers ... mehr

    Auf der Suche nach den besten Materialien für 3D-Druck

    An der TU Wien wird an extrem präzisen 3D-Druck-Technologien geforscht. Eine neue Methode erlaubt es nun, besser und effektiver nach passenden Materialien zu suchen. Wie baut man ein Modell des Stephansdoms in der Größe eines Staubkorns? Mit den modernen 3D-Druck-Techniken der TU Wien ist d ... mehr

    Der Strahl, der unsichtbar macht: Neue Tarnkappen-Technologie entwickelt

    Wie macht man Materialien unsichtbar? Ein Forschungsteam der TU Wien hat mit Unterstützung aus Griechenland und den USA einen neuen Ansatz für Tarnkappen-Technologien entwickelt: Ein vollständig undurchsichtiges Material wird von oben oder unten mit einem ganz bestimmten Wellenmuster bestra ... mehr

  • Videos

    Epoxy Resin

    A flash of ultraviolet light sets off a chain reaction which hardens the whole object. mehr

    Noreia

    Zeitraffervideo, das die Installation der Beschichtungsmaschine Noreia an der TU Wien zeigt. mehr

    Shaping Drops: Control over Stiction and Wetting

    Some surfaces are wetted by water, others are water-repellent. TU Wien (Vienna), KU Leuven and the University of Zürich have discovered a robust surface whose adhesive and wetting properties can be switched using electricity. This remarkable result is featured on the cover of Nature magazin ... mehr

  • Universitäten

    Technische Universität Wien

    Die TU Wien ist mit knapp 30.000 Studierenden und rund 4.800 Mitarbeiter_innen Österreichs größte Forschungs- und Bildungsinstitution im naturwissenschaftlich-technischen Bereich. Unter dem Motto "Technik für Menschen" wird an der TU Wien schon seit über 200 Jahren geforscht, gelehrt und g ... mehr

    Technische Universität Wien

    mehr

  • q&more Artikel

    Das Herz in der Petrischale

    Regenerative Medizin stellt eine der großen Zukunftshoffnungen und Entwicklungsperspektiven in der medizinischen Forschung des 21. Jahrhunderts dar. Revolu­tionäre Resultate konnten bereits durch gentechnische Eingriffe erzielt werden, ­wobei allerdings ethische und regulatorische Aspekte e ... mehr

  • Autoren

    Dr. Kurt Brunner

    Kurt Brunner, geb. 1973, studierte Technische Chemie an der TU Wien, wo er 2003 am Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften promovierte. Während seiner Dissertation arbeitete er im Bereich der Molekularbiologie der Pilze mit Forschungsaufenthalten an de ... mehr

    Prof. Dr. Marko D. Mihovilovic

    Marko D. Mihovilovic, Jg. 1970, studierte von 1988–1993 technische Chemie an der TU Wien und promovierte dort 1996 im Bereich Organische Synthesechemie. Anschließend war er für Postdoc-Aufenthalte als Erwin-Schrödinger-Stipendiat an der University of New Brunswick, Kanada sowie an der Unive ... mehr

Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.