Perlenkette aus Fullerenen

Mithilfe eines speziellen Fulleren-Rezeptors lassen sich Fullerene - fußballähnliche Moleküle, die aus 60 Kohlenstoffatomen bestehen - in Form kurzer Ketten aneinander reihen.

Unter dem Rasterkraftmikroskop sehen die winzigen Gebilde aus wie Stückchen von nanoskopischen Perlenketten. In Wahrheit sind die „Perlen“ Fulleren-Moleküle, die über einen speziellen fullerenbindenden Molekülteil untereinander verbunden sind. Spanische Forscher erklären in der Zeitschrift Angewandte Chemie, wie sie diese Nano-Perlen „aufgefädelt“ haben.

Fullerene sind runde, käfigartige Moleküle aus 60 Kohlenstoffatomen, deren Verknüpfungsmuster an die fünf- und sechseckigen Lederflicken eines Fußballs erinnert. Vor kurzem hatte ein Team aus Madrid um Nazario Martín einen neuartigen elektroaktiven „Fulleren-Rezeptor“ entwickelt, ein Molekül, das spezifisch die Oberfläche von Fullerenen erkennt und daran bindet.

Nun sind die Forscher noch einen Schritt weiter gegangen: Sie haben molekulare Chimären hergestellt, indem sie ihren Fulleren-Rezeptor an ein Fullerenmolekül geknüpft haben. Der Rezeptor-Teil ist ein Ringsystem aus insgesamt elf Ringen. Er erkennt den Fulleren-Teil benachbarter Fulleren-Rezeptor-Chimären und nimmt ihn wie eine Pinzette von zwei Seiten fest in die Zange. Auf diese Weise entstehen lineare Aggregate aus perlenkettenartig aufgereihten Molekülen. Bis zu 35 „Perlen“ lange Fragmente entdeckten die Forscher unter dem Rasterkraftmikroskop.

Wenn der pinzettenartige Rezeptor das Fulleren „greift“, legen sich seine flachen aromatischen Ringe flächig auf die ebenfalls flachen Ringsysteme der Fulleren-Oberfläche. Dabei entstehen spezielle bindende Wechselwirkungen zwischen den Elektronen dieser Ringsysteme. Zwischen den zueinander „komplementären“ Elektronensystemen lassen sich unter bestimmten Umständen Elektronen übertragen. Diese Eigenschaft könnte die Fragmente interessant machen als neuartigen Ausgangspunkt für effizientere optoelektronische Bauteile.

In jedem Fall repräsentiert der Aufbau dieses supramolekularen Polymers einen neuen Ansatz zur kontrollierten Organisation elektroaktiver Materialien.

Quelle: Angewandte Chemie

Weitere Infos:

• Originalveröffentlichung:
  Gustavo Fernández, Emilio M. Pérez, Luis Sánchez, Nazario Martín, Self-Organization of Electroactive Materials: A Head-to-Tail Donor–Acceptor Supramolecular Polymer, Angewandte Chemie (Online: 8. Nov. 2007).
  http://dx.doi.org/10.1002/ange.200703049
• Arbeitsgruppe von Nazario Martín, Universidad Complutense de Madrid (Spain):
  http://www.ucm.es/info/fullerene