Neues Sensibelchen Empfindlicher Zuwachs bei den responsiven Materialien

Redakteur: Peter Königsreuther

Forschende an der TU Dortmund berichten über ihre Erfahrungen mit sogenannten responsiven Materialien. Jetzt hat man eine ganz neue Art von Reaktionsverhalten entdeckt: „Frustration“.

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Prof. Sebastian Henke forscht an der TU Dortmund an sogenannten responsiven Materialien. Es handelt sich dabei um poröse, gerüstartige metallorganische Verbindungen, die bemerkenswerte Eigenschaften haben. Jetzt zeigt sich ein neuer Vertreter sogar „eingeschnappt“.
Prof. Sebastian Henke forscht an der TU Dortmund an sogenannten responsiven Materialien. Es handelt sich dabei um poröse, gerüstartige metallorganische Verbindungen, die bemerkenswerte Eigenschaften haben. Jetzt zeigt sich ein neuer Vertreter sogar „eingeschnappt“.
(Bild: N. Golsch)

Metallorganische Gerüstverbindungen (kurz MOFs, für Metal-Organic-Frameworks) sind synthetische Materialien, schicken die Experten voraus. Sie setzen sich aus organischen und anorganischen Molekülen modular zusammen. Sie sind außerdem porös – haben also eine offene Struktur. Einige MOFs zeigen auch noch responsive (reagierende) Eigenschaften. Dass heißt, sie ändern ihre Kristallstruktur in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen. Wenn man etwa die chemische Zusammensetzung der Umgebungsatmosphäre variiert oder mechanischen Druck ausübt, ändern sich die Größe und die Form der Poren, heißt es weiter. Sie könnten sich sogar zusammenknüllen und wieder entfalten – wie ein Stück Papier. Durch ihre Responsivität sind MOFs in der Lage, Gase sehr effizient zu speichern oder Moleküle voneinander zu trennen.

Ein ganz neuer Vertreter der responsiven Materialgattung

Ein Experte hat nun eine ganz neue Form der Responsivität ausfindig gemacht. Durch gezielte chemische Modifikation der organischen MOF-Bausteine schalten die Netzwerke nicht mehr zwischen zwei kristallinen – also geordneten – Zuständen hin und her, sondern zwischen einem geordneten und einem sehr komplexen, ungeordneten Zustand. Die so modifizierten Bausteine erzeugen konkurrierende Wechselwirkungen innerhalb der Netzwerkstrukturen, so dass der ungeordnete Zustand bei Abwesenheit von Gastmolekülen – zum Beispiel von gespeicherten Gasen – in den Poren bevorzugt ist, erklärt der Entdecker, Roman Pallach, Doktorand im Forschungs-Team um Prof. Sebastian Henke. Man könne sich quasi vorstellen, dass das Netzwerk frustriert sei, es sich deshalb nur ungeordnet zusammenfalten könne, wenn man die Gasmoleküle aus ihm entfernt. Die Ergebnisse wurden kürzlich in der Fachzeitschrift Nature Communications publiziert.

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