Web-Jahresmagazin2011-Deutsch - Alumni Halenses - Martin ...

Seine Arbeit ist unter anderem Teil des an der MLU
angesiedelten Landesexzellenznetzwerks „Nanostrukturierte
Materialien“ und der DFG-Forschergruppe
1145. Er interessiert sich vor allem für die
Entwicklung neuer Möglichkeiten zur Erzeugung
komplexer flüssigkristalliner Strukturen.
Bisher bekannte Flüssigkristalle etwa haben noch
sehr einfache Strukturen, weit entfernt zum Beispiel
von der Komplexität lebender Systeme. In
ihrer Arbeit „Complex multicolor Tilings and Critical
Phenomena in Tetraphilic Liquid Crystals“ beschrieben
die Wissenschaftler rund um Tschierske, wie
sich spezifisch entwickelte „tetraphile“ Moleküle
zu hochkomplexen flüssigkristallinen Strukturen
spontan selbst organisieren können.
Alle für die Strukturbildung notwendigen Informationen
müssen detailliert in der molekularen
Struktur festgeschrieben sein. Dies wird in diesem
Fall erreicht durch eine gezielte Kombination von
vier (daher „tetraphil“) unverträglichen und sich
daher gegenseitig abstoßenden Molekülteilen mit
anderen, sich anziehenden Teilen. „So wird die abstoßende
Wirkung aufgehoben und es bilden sich
komplexere Strukturen. Derartige Moleküle können
sich in Waben organisieren, die von der Struktur her
Bienenwaben ähnlich sind“, erläutert Tschierske.
„Während die allgemein bekannten Bienenwaben
alle die sechseckige Form aufweisen und mit identischem
Inhalt, dem Honig, gefüllt sind, bestehen
die molekularen Wabenstrukturen jedoch aus periodischen
Gittern von Einzelwaben unterschiedlicher
Form. Sie sind etwa dreieckig, viereckig oder
sechseckig und haben einen Durchmesser von nur
jahresmagazin 2011 forschen und publizieren
wenigen Nanometern.“ Diese „Nanowaben“ sind
zudem unterschiedlich gefüllt. Und die Waben sind
nicht fest wie Bienenwaben, sondern stellen flüssige
dynamische Strukturen dar.
Diese Fließeigenschaft ist entscheidend für einen
zweiten Aspekt dieser Arbeit. Er zeigt, dass sich
bei höheren Temperaturen die Inhalte verschiedener
Waben vermischen können. Das verringert die
Komplexität, da nun alle Waben wieder die gleichen
Inhalte haben können. Die Wissenschaftler
konnten nachweisen, dass der Übergang zwischen
Strukturen niedriger und höherer Komplexität kontinuierlich
ist. Damit ermöglichen diese Arbeiten
ein generelles fachübergreifendes Verständnis der
Ausbildung von Komplexität in selbstorganisierten
Strukturen chemischer Systeme.
Gedanken über mögliche Anwendungen für die in
„Science“ publizierte Erkenntnis hält Tschierske
zwar für spekulativ: „Wir betreiben Grundlagenforschung,
bauen neue Moleküle, um zu sehen: Wie
organisieren sie sich?“, beschreibt der hallesche
Forscher die Arbeit seines Teams. Einige Beispiele
kann er aber dennoch nennen: „Holographische
Informationsspeicherung, ‚Nanolithographie’ und
die Strukturierung organischer elektronischer Materialien
in organischen Solarzellen und Transistoren.“
Ulf Walther
Kontakt: Prof. Dr. Carsten Tschierske
Institut für Chemie
Telefon: 0345 55 25664
E-Mail: carsten.tschierske@chemie.uni-halle.de
Texturen von Flüssigkristallen,
durch das Polarisationsmikroskop
betrachtet
(Abbildungen:
MLU, Institut für Chemie)
„Science“-Veröffentlichung
„Complex Multicolor Tilings
and Critical Phenomena in
Tetraphilic Liquid Crystals“,
Science Vol. 331 (2011), Seite
1302 ff.
Autoren: Xiangbing Zeng,
Robert Kieffer, Benjamin
Glettner, Constance Nürnberger,
Feng Liu, Karsten Pelz,
Marko Prehm, Ute Baumeister,
Harald Hahn, Heinrich
Lang, Gillian A. Gehring,
Christa H. M. Weber, Jamie
K. Hobbs, Carsten Tschierske,
Goran Ungar
Link zum Artikel:
www.sciencemag.org/content/331/6022/1302.full.pdf
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