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