Aufbau zweidimensionaler Polymere durch metallorganische Grenzflächenkomplexierung

• Antragsteller: Dr. Tim Hungerland
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 247321231

Nach der Definition Herrmann Staudingers von 1922 sind Polymere Makromoleküle mit einer hohen Anzahl an Wiederholungseinheiten, die untereinander kovalent verbunden sind und dabei topologisch lineare Strukturen ausbilden. Heutzutage ist der molekulare Aufbau von synthetischen Polymeren und Biopolymeren genau an die Bedürfnisse moderner Technologie angepasst, wodurch sie in fast jedem Bereich des täglichen Lebens zu finden sind. Das Verständnis für strukturelle Aspekte von eindimensionalen Polymeren (1DPs), wie z.B. die Kontrolle von Molmassen und Molmassenverteilung, aber auch Stereochemie und die Natur der Endgruppen hat sich in der Vergangenheit enorm weiterentwickelt. Die damit erarbeiteten Konzepte lassen sich jedoch bislang nicht auf höherdimensionale Polymere wie z.B. Graphen (2DP) oder Diamant (3DP) übertragen, weshalb bislang nur wenig Fortschritt im Aufbau solcher Strukturen gemacht wurde.Das Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist die Entwicklung geeigneter Wege zum Aufbau monomolekularer Metallkomplex-Schichten durch Grenzflächenpolymerisation. Dieser Ansatz basiert zunächst auf der Bereitstellung geeigneter Monomere durch rationale organische Synthese. Die Monomere sollen dabei aus formstabilen Bipyridin-Einheiten (bpy) bestehen, die sich durch quadratisch planare Komplexe miteinander verknüpft lassen sollten. Im Vergleich zu Komplexen mit schwach bindenden Metallionen, lassen sich durch Verwendung von stark bindenden Metallen wie z.B. Ni2+ und Pt2+ bevorzugt mechanisch stabile, kovalent-artige Schichten aufbauen. Zusätzlich ist es von großem Interesse einen grundlegenden Einblick sowohl in die interne Ordnung als auch die mechanischen Eigenschaften dieser zweidimensionalen Polymere zu erhalten. Dazu bedarf es den Einsatz unterschiedlicher Analysetechniken wie AFM, STM, SEM, TEM, GISAXS, Raman, etc., womit ein Weg in Richtung zukünftiger Anwendungen dieser innovativen Materialien geebnet werden soll.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Gastgeber: Professor Dr. Arnulf-Dieter Schlüter