20.09.2019 • Materialwissenschaften

Stromleitungen aus Flüssigkristallen

Bei Abkühlung ordnen sich die Moleküle eines neuartigen Materials von selbst in Stapeln an.

Flüssigkristalle bilden einen Zwischen­zustand zwischen fest und flüssig. Das Material fließt zwar, aber seine Moleküle sind in kleinen geordneten Einheiten gruppiert. Interessant sind Flüssigkristalle etwa in der Bild­schirm­techno­logie: Jedes LCD-Display basiert auf diesen Molekülen. Forscher der Uni Mainz haben jetzt neuartige Flüssig­kristalle synthe­tisiert, die Strom gerichtet leiten können.

Abb.: Strukturformel der Flüssigkristalle vor einer...
Abb.: Strukturformel der Flüssigkristalle vor einer polarisationsmikroskopischen Aufnahme der Flüssigkristallphase sowie die Fluoreszenz in unterschiedlichen Lösemitteln (rechts unten; Bild: N. Tober, JGU).

„Kühlt man unsere flüssig­kristal­linen Materialien langsam ab, so ordnen sich die Moleküle über Self-Assembly-Prozesse in Form von Stapeln an“, erläutert Heiner Detert von der Uni Mainz. „Das Besondere daran: Diese Stapel leiten elektrischen Strom, und zwar entlang der Stapel.“ Die Materialien können also als organische, flüssig­kristalline Strom­leitungen dienen und so für einen gerichteten Strom­transport in elektro­nischen Bauteilen sorgen.

Während die meisten Materialien Löcher leiten, handelt es sich bei den neuen Molekülen um Elektronen­leiter. Ein weiterer Vorteil flüssig­kristalliner Strom­leiter: Sollte sich einmal ein Riss darin ausbilden, heilt dieser von allein voll­ständig wieder aus.

Ein weiterer interes­santer Effekt, den die Forscher bei ihren synthe­ti­sierten Molekülen fanden: Wird ein einzelnes Molekül mit UV-Licht angeregt, dann leuchtet es. Steigt die Konzen­tration der Moleküle an, verliert sich dieser Effekt jedoch, um bei noch höherer Konzen­tration wieder aufzu­treten. Befinden sich die Moleküle in ver­schiedenen Lösungs­mitteln oder sind sie in einem Film angeordnet, so leuchten sie in unter­schied­lichen Farben, wenn sie mit UV-Licht bestrahlt werden.

JGU / RK

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