Molekulare Multiwerkzeuge

Neues aus der Forschung

Meldung vom 04.10.2018

Die Funktionalisierung von Oberflächen mit verschiedenen physikalischen oder chemischen Eigenschaften ist eine Anforderung in vielen Anwendungsgebieten. So erlaubt zum Beispiel die Strukturierung von Oberflächen mit wasserliebenden und wasserabweisenden Flächen eine Trennung von Emulsionen, wie bspw. Wasser und Öl. Die Schaffung von definierten Oberflächeneigenschaften ist jedoch eine Herausforderung. Forscher des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung in Mainz, der beiden chinesischen Universitäten für Wissenschaft und Technik (Hefei) sowie für elektronische Wissenschaft und Technologie (Chengdu) haben nun Oberflächen entwickelt, die durch sichtbares Licht strukturiert werden können.


181012-1622_medium.jpg
 
Schematische Darstellung des Austauschs von Oberflächen-Funktionen durch sichtbares Licht.
Chaoming Xie, Wen Sun, Hao Lu, Annika Kretzschmann, Jiahui Liu, Manfred Wagner, Hans-Jürgen Butt, Xu Deng & Si Wu
Reconfiguring surface functions using visible-light-controlled metal-ligand coordination
Nature Communicationsvolume 9, Article number: 3842 (2018)
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-018-06180-7


Das internationale Team von Wissenschaftlern hat Oberflächen entwickelt, die mit einem speziellen Molekül bedeckt sind, welches ein Ruthenium-Atom in seinem Zentrum hat. Dieser Molekül-Komplex ist fest mit der Oberfläche verbunden und wirkt quasi als molekularer Schraubenzieher. „Man kann sich dieses Molekül als Schraubenzieher vorstellen, an den verschiedene Bits angedockt werden können. Dies bedeutet, dass wir die Oberfläche durch Wechsel der Bits mit verschiedenen Funktionen ausstatten können, wie z. B. wasserabweisenden Eigenschaften“, sagt Prof. Dr. Si Wu, Gruppenleiter am MPI-P (Abteilung von Prof. Dr. Hans-Jürgen Butt).

Das Andocken von solchen Bits – hier, sogenannten „Thioether-Gruppen“, organischen Molekülen, die ein Schwefelatom aufweisen – wurde bisher durch chemische Verbindungen bewerkstelligt, die nur schwer wieder entfernt werden konnten. Eine Entfernung war in der Vergangenheit nur über komplizierte chemische Methoden möglich, die gleichzeitig die funktionalen Thioether-Gruppen sowie die an der Oberfläche angebrachten Ruthenium-Komplexe zerstörte. In ihrer Veröffentlichung zeigten die Forscher, dass die Entfernung der Thioether-Gruppen – also der Bits – einfach durch sichtbares Licht möglich ist. „Dies ist sehr wichtig wenn wir z. B. an Biomoleküle auf der Oberfläche denken, die durch UV-Licht zerstört werden können. Daher haben wir in unserer Arbeit mit sichtbarem Licht experimentiert, das weniger Energie besitzt und damit ggf. angedockte Biomoleküle nicht zerstört“, so Wu.

Mit der neu entwickelten Methode ist es somit möglich, Oberflächen sehr einfach zu strukturieren. Im Dunkeln wird die komplette Oberfläche mit einem Molekül mit gewünschten, beispielsweise wasserabweisenden, Eigenschaften funktionalisiert. Die Oberfläche wird daraufhin durch eine Schattenmaske beleuchtet. Dies löst die Verbindungen zwischen dem Ruthenium-Komplex, der fest mit der Oberfläche verbunden ist, und der angedockten funktionalen Thioether-Gruppe. Nach Waschen der Oberfläche wird die Funktionalität somit an den belichteten Stellen entfernt, nur die unbelichteten Stellen bleiben zurück.

Da der Ruthenium-Komplex fest mit der Oberfläche verbunden ist, beim Waschen also zurückbleibt, kann er immer wieder genutzt werden, um andere „Bits“ – andere Funktionalitäten – auf die Oberfläche aufzubringen. Daher kann die Oberfläche mehrfach rekonfiguriert werden.

Ihre Resultate haben die Forscher nun in dem renommierten Journal „Nature Communications“ veröffentlicht.


Diese Newsmeldung wurde erstellt mit Materialien von idw-online


News der letzten 2 Wochen


Meldung vom 17.01.2019

Wie Moleküle im Laserfeld wippen

Wenn Moleküle mit dem oszillierenden Feld eines Lasers wechselwirken, wird ein unmittelbarer, zeitabhängiger ...

Meldung vom 16.01.2019

Fliegende optische Katzen für die Quantenkommunikation

Gleichzeitig tot und lebendig? Max-Planck-Forscher realisieren im Labor Erwin Schrödingers paradoxes Gedanken ...

Meldung vom 15.01.2019

Kieler Physiker entdecken neuen Effekt bei der Wechselwirkung von Plasmen mit Festkörpern

Plasmen finden sich im Inneren von Sternen, werden aber auch in speziellen Anlagen im Labor künstlich erzeugt ...

Meldung vom 14.01.2019

Vermessung von fünf Weltraum-Blitzen

Ein am PSI entwickelter Detektor namens POLAR hat vom Weltall aus Daten gesammelt. Im September 2016 war das G ...

Meldung vom 14.01.2019

Mit Satelliten den Eisverlust von Gletschern messen

Geographen der FAU untersuchen Gletscher Südamerikas so genau wie nie zuvor.

Meldung vom 14.01.2019

5000 mal schneller als ein Computer

Ein atomarer Gleichrichter für Licht erzeugt einen gerichteten elektrischen Strom. Wenn Licht in einem Halble ...

Meldung vom 14.01.2019

Isolatoren mit leitenden Rändern verstehen

Isolatoren, die an ihren Rändern leitfähig sind, versprechen interessante technische Anwendungen. Doch bishe ...

Meldung vom 10.01.2019

Ionenstrahlzerstäuben - Abscheidung dünner Schichten mit maßgeschneiderten Eigenschaften

Dünne Schichten mit Schichtdicken im Bereich weniger Nanometer spielen eine zentrale Rolle in vielen technolo ...

Meldung vom 10.01.2019

Wie Gletscher gleiten

Der Jülicher Physiker Bo Persson hat eine Theorie zum Gleiten von Gletschereis auf felsigem Boden vorgestellt ...

Meldung vom 08.01.2019

Neue Einblicke in die Sternenkinderstube im Orionnebel

Team unter Kölner Beteiligung zeigt: Winde eines jungen Sternes verhindern die Bildung neuer Sterne in der Na ...

Meldung vom 08.01.2019

Dissonanzen in der Quantenschwingung

Neuartige Quanteninterferenz in atomar dünnen Halbleitern entdeckt.

Meldung vom 07.01.2019

Photovoltaik-Trend Tandemsolarzellen: Wirkungsgradrekord für Mehrfachsolarzelle auf Siliciumbasis

Siliciumsolarzellen dominieren heute den Photovoltaikmarkt aber die Technologie nähert sich dem theoretisch m ...

Meldung vom 07.01.2019

Forscher erzeugen Hybridsystem mit verschiedenen Quantenbit-Arten

Einem japanisch-deutschen Forschungsteam ist es erstmals gelungen, Informationen zwischen verschiedenen Arten ...

Meldung vom 21.12.2018

Mit Quanten-Tricks die Rätsel topologischer Materialien lösen

„Topologische Materialen“ sind technisch hochinteressant, aber schwer zu messen. Mit einem Trick der TU Wi ...

Meldung vom 21.12.2018

Moleküle aus mehreren Blickwinkeln

Lasergetriebene Röntgen-Laborquellen liefern neue Einsichten - Forscher am MBI haben erfolgreich Absorptionss ...

Meldung vom 21.12.2018

Beschreibung rotierender Moleküle leicht gemacht

Interdisziplinäres Wissenschaftlerteam entwickelt neue numerische Technik zur Beschreibung von Molekülen in ...



19.12.2018:
Tanz mit dem Feind
11.12.2018:
Die Kraft des Vakuums
30.11.2018:
Von der Natur lernen
24.11.2018:
Kosmische Schlange


11.05.2018:
Vorsicht, Glatteis!

Newsletter

Neues aus der Forschung