Nanomaterialien Flach-Stapler: Mehrschichtiges Nanographen für Solarzellen von Morgen
Von Robert Emmerich*
Forscher der Uni Würzburg haben kleine Plättchen aus Graphen zu Stapeln zusammengelegt. Diese neuen Strukturen lassen sich gezielt mit verschiedenen Etagen designen und könnten sich als nützlich für die Solarzellentwicklung erweisen.
Zwei Nanographene (blau) mit sperrigen Seitenstrukturen (grau) haben je ein PAK (rot) angelagert und sich zu einem Viererstapel formiert.
(Bild: Arbeitsgruppe Würthner / Universität Würzburg)
Würzburg – Graphen ist ein Material aus Kohlenstoff, das nur aus einer einzigen Lage von Atomen besteht. Wegen seiner ungewöhnlichen Eigenschaften ist es für viele technische Anwendungen interessant. Das gilt auch für polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), die man von ihrer chemischen Struktur her als Ausschnitte von Graphen betrachten kann. Sie gelten als vielversprechende Materialien für die organische Photovoltaik oder für Feldeffekttransistoren.
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.
Nun öffnet sich ein neuer Zugang zu diesen Materialien: Ein Team der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) eine neue 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 bildet. Außerdem isolierten die Chemiker Paare dieser Komplexe als Feststoffe, also als Vierer- und Sechserschicht-PAK, ebenso wie weitere mehrschichtige Verbindungen. Mittels Kristallographie bestimmten die Forscher die neuen Strukturen.
Mögliche Anwendung in Solarzellen
„Unser Konzept für die Organisation von mehrschichtigen Nanographenen sollte für das Design von funktionellen organischen Materialien anwendbar sein“, sagt Würthner. Vielversprechend sei die Strategie, mehrschichtige Nanographene als Ladungsträger generierende Einheiten für die Energiegewinnung in organischen Solarzellen zu verwenden.
* R. Emmerich, Julius-Maximilians- Universität Würzburg, 97070 Würzburg
Aufklappen für Details zu Ihrer Einwilligung
Stand vom 15.04.2021
Es ist für uns eine Selbstverständlichkeit, dass wir verantwortungsvoll mit Ihren personenbezogenen Daten umgehen. Sofern wir personenbezogene Daten von Ihnen erheben, verarbeiten wir diese unter Beachtung der geltenden Datenschutzvorschriften. Detaillierte Informationen finden Sie in unserer Datenschutzerklärung.
Einwilligung in die Verwendung von Daten zu Werbezwecken
Ich bin damit einverstanden, dass die Vogel Communications Group GmbH & Co. KG, Max-Planckstr. 7-9, 97082 Würzburg einschließlich aller mit ihr im Sinne der §§ 15 ff. AktG verbundenen Unternehmen (im weiteren: Vogel Communications Group) meine E-Mail-Adresse für die Zusendung von redaktionellen Newslettern nutzt. Auflistungen der jeweils zugehörigen Unternehmen können hier abgerufen werden.
Der Newsletterinhalt erstreckt sich dabei auf Produkte und Dienstleistungen aller zuvor genannten Unternehmen, darunter beispielsweise Fachzeitschriften und Fachbücher, Veranstaltungen und Messen sowie veranstaltungsbezogene Produkte und Dienstleistungen, Print- und Digital-Mediaangebote und Services wie weitere (redaktionelle) Newsletter, Gewinnspiele, Lead-Kampagnen, Marktforschung im Online- und Offline-Bereich, fachspezifische Webportale und E-Learning-Angebote. Wenn auch meine persönliche Telefonnummer erhoben wurde, darf diese für die Unterbreitung von Angeboten der vorgenannten Produkte und Dienstleistungen der vorgenannten Unternehmen und Marktforschung genutzt werden.
Falls ich im Internet auf Portalen der Vogel Communications Group einschließlich deren mit ihr im Sinne der §§ 15 ff. AktG verbundenen Unternehmen geschützte Inhalte abrufe, muss ich mich mit weiteren Daten für den Zugang zu diesen Inhalten registrieren. Im Gegenzug für diesen gebührenlosen Zugang zu redaktionellen Inhalten dürfen meine Daten im Sinne dieser Einwilligung für die hier genannten Zwecke verwendet werden.
Recht auf Widerruf
Mir ist bewusst, dass ich diese Einwilligung jederzeit für die Zukunft widerrufen kann. Durch meinen Widerruf wird die Rechtmäßigkeit der aufgrund meiner Einwilligung bis zum Widerruf erfolgten Verarbeitung nicht berührt. Um meinen Widerruf zu erklären, kann ich als eine Möglichkeit das unter https://support.vogel.de abrufbare Kontaktformular nutzen. Sofern ich einzelne von mir abonnierte Newsletter nicht mehr erhalten möchte, kann ich darüber hinaus auch den am Ende eines Newsletters eingebundenen Abmeldelink anklicken. Weitere Informationen zu meinem Widerrufsrecht und dessen Ausübung sowie zu den Folgen meines Widerrufs finde ich in der Datenschutzerklärung, Abschnitt Redaktionelle Newsletter.