Präzise Anordnung von Partikeln

In der Welt der Moleküle verbinden sich die elementaren Bausteine, die Atome, auf sehr regelmäßige Weise miteinander. In der makroskopischen Welt mit größeren Teilchen ist das ganz anders, und man beobachtet eine viel größere Unordnung bei der Verbindung von Teilchen. Einem Forschungsteam der Universität Göttingen ist es nun gelungen, die von Molekülen bekannte präzise Anordnung von Atomen auch mit nanometergroßen Teilchen, in sogenannten plasmonischen Molekülen, zu erreichen. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Angewandte Chemie erschienen, die den Artikel als „very important paper“ eingestuft hat.

Im Übergangsbereich zwischen molekularer und makroskopischer Ebene, im sogenannten Nanometerbereich, gibt es oft eine ungeordnete Aggregation von Teilchen. Eine exakte Anordnung von nanometergroßen Strukturen ist eine der großen Herausforderungen bei der fortschreitenden Miniaturisierung in Elektronik, Optik und Medizin. Bei dem neuartigen Verfahren, das Dr. Yinging Cai und Prof. Dr. Philipp Vana vom Institut für Physikalische Chemie der Universität Göttingen entwickelt haben, werden die nanometergroßen Teilchen wie bei einer chemischen Reaktion miteinander vermischt und ordnen sich dann völlig selbstständig zu molekülartigen Strukturen an.

„Der Ansatz dabei ist, die Partikel durch maßgeschneiderte Polymerketten zu verbinden, die wie zwei Hände ineinandergreifen. Die Kraft dieses Händedrucks können wir über die Art und Länge der Polymere und über das verwendete Lösungsmittel, in dem die Reaktion abläuft, steuern“, erklärt Cai. Die dabei entstehenden plasmonischen Moleküle weisen alle die gleiche regelmäßige Anordnung auf und lassen sich schnell in großen Mengen herstellen – eine wichtige Voraussetzung für die Anwendung dieser Verbindungen in der Welt der Nanotechnologie. „Durch die Entwicklung dieser plasmonischen Moleküle konnten wir chemische Prinzipien in der Nanowelt etablieren, die einen ganz neuen Kosmos eröffnen“, so Vana. „Und vielleicht erleben wir gerade die Geburt einer neuen Art von plasmonischer Chemie, die zu einer Fülle von neuen Nanomaterialien führen könnte.“

Originalveröffentlichung: 2D Plasmonic Molecules via Hydrogen Bond Interaction between Polymer-Grafted Nanoparticles. Yingying Cai, Philipp Vana. Angewandte Chemie International Edition 2023, e202309798. https://doi.org/10.1002/anie.202309798.

Kontakt:

Prof. Dr. Philipp Vana

Georg-August-Universität Göttingen

Fakultät für Chemie

Institut für Physikalische Chemie

Tammannstraße 6, 37077 Göttingen

Telefon (0551) 39-12753

E-Mail: pvana@uni-goettingen.de

Internet: www.mmc.chemie.uni-goettingen.de