Säulen aus Nanographen-Schichten
Mehrere Schichten Nanographene aufeinandergestapelt: Solche Funktionselemente könnten einmal in Solarzellen stecken
Wuerthner group; University of Würzburg
Große, einschichtige PAK-Moleküle – oft als Nanographen bezeichnet – sind gut erforscht. Dagegen ist nur wenig über PAK bekannt, die zu mehrschichtigen, säulenförmigen Stapeln angeordnet sind.
Zielgenau zu mehrschichtigen Nanographenen
Nun öffnet sich ein neuer Zugang zu diesen Materialien: Ein Forschungsteam der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) stellt im Journal Nature Chemistry eine ausgeklügelte Methode vor, mit der sich genau definierte, mehrschichtige Nanographene designen lassen.
„In unserem Labor haben wir ein maßgeschneidertes Nanographen synthetisiert, das auf beiden Seiten seines planaren Kerns mit zwei Hohlräumen ausgestattet ist“, sagt Professor Frank Würthner, Leiter des JMU-Zentrums für Nanosystemchemie. Die Hohlräume sind durch sperrige Strukturen begrenzt. Dadurch kann das Nanographen an seiner Ober- und Unterseite maximal zwei kleinere PAK aufnehmen.
In seinen Experimenten beobachtete das Würzburger Team, dass das Nanographen in Lösung zwei- und dreischichtige PAK-Komplexe bildete. Außerdem konnten die Chemiker Paare dieser Komplexe als Feststoffe isolieren, also als Vierer- und Sechserschicht-PAK, ebenso wie weitere mehrschichtige Verbindungen.
Die Beschreibung dieser Produkte gelang durch den Kristallographen Dr. Kazutaka Shoyama; an der Arbeit beteiligt waren außerdem die Doktoranden Magnus Mahl (Synthese und Komplexierungsstudien) und M.A. Niyas (quantenchemische Rechnungen).
Mögliche Anwendung in Solarzellen
„Unser Konzept für die Organisation von mehrschichtigen Nanographenen sollte für das Design von funktionellen organischen Materialien anwendbar sein“, erklärt Professor Würthner. Vielversprechend sei die Strategie, mehrschichtige Nanographene als Ladungsträger generierende Einheiten für die Energiegewinnung in organischen Solarzellen zu verwenden.
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