Bei Münchner Methode mit Boronsäure-Molekülen und Wasser können Webfehler noch korrigiert werden
München - Molekulare Teppiche, stabile zweidimensionale Netzwerke aus organischen Molekülen, sind wichtige Bausteine in der Nanotechnologie. Eine große Herausforderung ist es derzeit, diese Netzwerke gleichzeitig mit hoher Qualität und großer Stabilität herzustellen. Einem Münchner Forschungsteam um Markus Lackinger und Thomas Bein ist es nun gelungen, solche Netzwerke aus Boronsäure-Molekülen herzustellen, gab die TU München bekannt. Die Ergebnisse werden in der aktuellen Dezember-Ausgabe des Fachmagazins "ACS Nano" beschrieben.
Problem
Bisher war das Problem, dass die fast fehlerfreien Modelle nicht sehr stabil sind, da die Verknüpfung der Moleküle auf schwachen Bindungen wie
beispielsweise Wasserstoff-Brückenbindungen oder van der Waals-Kräften basiert. Allerdings haben schwache Bindungsvarianten den Vorteil, dass Fehler in der regelmäßigen Struktur noch während des
Selbstorganisationsprozesses behoben werden können, indem sich
fehlerhafte Verknüpfungen wieder lösen und sich die korrekten
Verknüpfungen ausbilden können.
Belastbare Molekülteppiche hingegen, die mechanisch, thermisch oder auch chemisch stabil sind, entstehen, indem man die Moleküle über starke chemische Bindungen verknüpft. Der Nachteil dabei ist, dass die normalerweise nicht vermeidbaren Knüpffehler wegen der großen Bindungsstärke nicht mehr korrigierbar sind.
Lösung
Die Münchner Physiker haben nun einen Weg gefunden, einen Molekülteppich mit stabilen
kovalenten Bindungen ohne größere Webfehler herzustellen. Die Methode
beruht auf einer Verknüpfungsreaktion, die aus einzelnen
Boronsäure-Molekülen einen molekularen Teppich entstehen lässt. Bei der
eingesetzten Kondensationsreaktion werden Wasser-Moleküle freigesetzt.
Lässt man die Verknüpfung bei Temperaturen knapp über 100 Grad Celsius in Gegenwart
geringer Mengen von Wasser ablaufen, können Webfehler während des
Knüpfens nun doch korrigiert werden. Heraus kommt der gewünschte "Zauberteppich": Moleküle in einer stabilen und korrekt angeordneten
einschichtigen Struktur.
Durch die wabenartige, gleichmäßige Anordnung des nur
eine Atomlage dicken Netzwerks ergibt sich eine nanostrukturierte
Oberfläche, deren Poren beispielsweise als stabile Formen für die
Herstellung von Metall-Nanopartikeln verwendet werden könnten, so die Forscher. (red)
