An der TU Dresden ist es dem Team um Dr. Florian Auras gelungen, ein neuartiges zweidimensionales Polymer zu entwickeln, dessen Eigenschaften sich gezielt und reversibel steuern lassen – ein wesentlicher Schritt in Richtung schaltbarer Quantenzustände.
At TU Dresden, a team led by Dr Florian Auras has succeeded in developing a new type of two-dimensional polymer whose properties can be controlled in a targeted and reversible manner. It is a significant step towards switchable quantum states.
Bei den porösen, kovalenten organischen Netzwerkverbindungen (covalent organic frameworks COFs) handelt es sich um hochstrukturierte, poröse Materialien aus organischen Molekülen, die durch kovalente Bindungen zu einem Netzwerk verknüpft sind und aufgrund dieser Struktur die Erzeugung funktionaler Materialien mit molekularer Präzision ermöglichen. Gemäß dem Forschungsteam lassen sich vielversprechende strukturelle, optische und elektronische Merkmale züchten, die in der Zukunft zahlreiche Anwendungen wie z. B. bei Gas- und Flüssigkeitsspeicherung, Katalyse, Sensorik sowie Energieanwendungen ermöglichen könnten.
Bisherige Arbeiten zu COFs waren konzentriert auf die Generierung starrer Gerüste mit entsprechend statischen Materialeigenschaften. Dem Dresdener Team ist es nun erstmals gelungen, eine Designstrategie für dynamische zweidimensionale COFs zu entwickeln, die ähnlich einem Badeschwamm ihre Poren schrittweise und kontrolliert öffnen und wieder schließen können. Mit dem richtigen Maß an Materialflexibilität, erzeugt durch die Zugabe eines Lösungsmittels, das in das Netzwerk eindringt, konnten die Forscher die lokale Geometrie und optische Eigenschaften wie Fluoreszenz oder Farbe reversibel ändern.
Die Möglichkeit, die optoelektronischen und strukturellen Eigenschaften des Materials gezielt umzuschalten, machen die Materialien laut Dr. Auras für zukünftige Anwendungen in der Elektronik und Informationstechnologie besonders interessant. Die Forschungsergebnisse des Teams bilden die Grundlage für eigene weitere Forschung an schaltbaren Polymeren mit dem Ziel, schaltbare Quantenzustände zu realisieren.
Veröffentlicht wurden die Ergebnisse von Dr. Auras am 3. Mai 2024 bei ‚Nature chemistry'.
Referenzen
Auras, F., Ascherl, L., Bon, V. et al. Dynamic two-dimensional covalent organic frameworks. Nat. Chem. (2024). https://doi.org/10.1038/s41557-024-01527-8 (Abruf: 03.07.2024).
