Struktur und Dynamik ionischer Flüssigkristalle

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Frank Gießelmann; Professorin Dr. Sabine Laschat; Professor Dr. Andreas Taubert
• Fachliche Zuordnung: Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 257901426

Ionische Flüssigkristalle (ILCs) verbinden die außergewöhnlichen Eigenschaften ionischer Flüssigkeiten mit der Anisotropie konventioneller thermotroper Flüssigkristalle. Als langreichweitig geordnete flüssige Elektrolyte stellen sie eine äußerst vielversprechende neue Materialklasse dar. Wie bereits in der ersten Projektphase ist das generelle Ziel unseres Vorhabens, eine fundierte Basis für das molekulare Verständnis ionischer LCs, ihrer Strukturen und ihrer Dynamik zu liefern und auf dieser Basis anwendungsrelevante Aspekte ionischer LCs aufzuzeigen und zu bewerten. Im Hinblick auf das molekulare Verständnis ionischer LCs lieferte die erste Projektphase interessante neue Aspekte, die in der zweiten Förderperiode weiterverfolgt werden sollen. Im Einzelnen sind dies (i) die Existenz überraschend starker Vorumwandlungseffekte in der isotropen Phase ionischer LCs, (ii) die Relevanz ionenspezifischer Effekte, die sich evtl. mittels der Hofmeister-Reihe systematisieren lassen und (iii) die Verwandtschaft der ILCs zu lyotropen Flüssigkristallen. Anhand neu zu synthetisierender Reihen von ILCs, in denen monovalente Anionen und Kationen der jeweiligen Hofmeister-Serien systematisch variiert werden, sollen die Untersuchungen der zweiten Förderphase klären, inwiefern sich Eigenschaften und Phasenverhalten ionischer LCs durch allgemeinere Konzepte aus dem Bereich der lyotropen Flüssigkristalle (Packungsparameter), der interionischen Wechselwirkungen (Hofmeister-Reihe) oder der Vorumwandlungserscheinungen systematisieren und verstehen lassen. Neben dem molekularen Verständnis ionischer LCs sollen in der zweiten Förderphase nun auch verstärkt anwendungsrelevante Aspekte ionischer LCs bearbeitet werden. Die hierzu geplanten Untersuchungen zielen in erster Linie auf elektrochemische Anwendungen von ILCs, insbesondere auf die Transporteigenschaften von H+- und Li+-Ionen in thermotropen und ggf. auch lyotropen ILC-Phasen sowie die Anisotropie des ionischen Ladungstransports in ILCs. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sollten eine erste Bewertung möglicher Anwendungen von ILCs als thermisch und elektrochemisch stabile Elektrolyte in Batterien und (Mitteltemperatur-) Brennstoffzellen erlauben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen