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2D-Polymere Molekularer Schwamm verändert die Elektronik

Quelle: TU Dresden 2 min Lesedauer

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Ein neues, 2-dimensionales Polymer zeichnet sich dadurch aus, dass sich seine Eigenschaften gezielt und reversibel steuern lassen, womit sich vielleicht schaltbare Quantenzustände erreichen lassen.

So wirkt Lösungsmittel auf ein 2-dimensionales Polymer, das man mit internationalen Partnern jetzt an der TU Dresden entwickelt hat. So lassen sich gewisse Eigenschaften gezielt steuern, was das Ganze für schaltbare Quantenzustände interessant macht, wie es heißt.(Bild: F. Auras)
So wirkt Lösungsmittel auf ein 2-dimensionales Polymer, das man mit internationalen Partnern jetzt an der TU Dresden entwickelt hat. So lassen sich gewisse Eigenschaften gezielt steuern, was das Ganze für schaltbare Quantenzustände interessant macht, wie es heißt.
(Bild: F. Auras)

Poröse kovalente organische Netzwerkverbindungen (englisch covalent organic frameworks – kurz COFs) sind eine Klasse von hochstrukturierten, porösen Materialien, die aus organischen Molekülen bestehen, welche durch kovalente Bindungen zu einem Netzwerk verknüpft sind. Sie ermöglichen die Herstellung von Funktionsmaterialien mit molekularer Präzision. Ähnlich den metallorganischen Gerüstverbindungen (metal organic frameworks, MOFs), die vor etwa 25 Jahren entdeckt wurden und mittlerweile Marktreife erreicht haben, zeichnen sich COFs durch strukturelle, optische und elektronische Eigenschaften für zahlreiche Anwendungen aus – zum Beispiel bei der Gas- und Flüssigkeitsspeicherung, Katalyse, Sensorik, sowie in Sachen Energieanwendungen, wie es heißt. Und einem internationalen Forschungsteam unter der Leitung der TU Dresden ist es nun gelungen, ein solches neuartiges Material zu entwickeln.

2D-Schwamm kann gezielt gesteuert werden

Die bisherigen Forschungsarbeiten zu COFs konzentrierten sich in der Regel auf die Erzeugung starrer Gerüste, deren Materialeigenschaften statisch sind. Dr. Florian Auras von der TU Dresden und sein Team haben nun aber erstmals eine Designstrategie für dynamische 2-dimensionale COFs entwickelt, die so ähnlich wie ein Schwamm, ihre Poren schrittweise und auch noch kontrolliert öffnen und wieder schließen können. Das Hauptziel der Studie war es, diese Netzwerke, die normalerweise zwar sehr exakt geordnet aber starr sind, mit genau dem richtigen Maß an Flexibilität auszustatten, damit sich ihre Struktur von kompakt bis porös schalten lässt, wie Auras erklärt. Durch Zugabe von Lösungsmittel, das in das Netzwerk eindringt, könne man nun die lokale Geometrie und auch die optischen Eigenschaften (Farbe oder Fluoreszenz) vorübergehend und reversibel verändern.

Das Ziel sind schaltbare Quantenzustände

Die Möglichkeit, die strukturellen und optoelektronischen Eigenschaften der Materialien gezielt hin und her zu schalten, machten diese Materialien für zukünftige Anwendungen in der Elektronik und Informationstechnologie besonders interessant. Die Forschungsergebnis bilden nun die Grundlage für weitere Untersuchungen an diesen schaltbaren Polymeren – insbesondere mit dem Ziel, schaltbare Quantenzustände zu erreichen. Auras fasziniere es bei der Arbeit an COFs immer wieder aufs Neue, wie exakt sich deren Eigenschaften durch die Kontrolle der molekularen Struktur steuern lassen.

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