Molekularen Nanotechnologie durch Oberflächenwechselwirkungen
Molekularen Wechselwirkungen an den Oberflächen von Materialien spielen eine entscheidende Rolle für die Funktionalität sowohl von natürlichen als auch von technisch hergestellten Systemen. Das Schulungsnetzwerk, das mit Unterstützung der EU für das Projekt SMALL (Surfaces for molecular recognition at the atomic level) etabliert wurde, bereitete 22 Nachwuchsforscher für Innovationen zur nächsten Generation von molekularen Sensoren, Katalysatorsystemen, Biomimetik und der molekularen Elektronik vor. Experimentelle und theoretische Untersuchungen der Bildung von kovalent gebundenen Oberflächennetzen leisteten wichtige Beiträge sowohl für das mechanistische Verständnis als auch vorhandene Modelle. So konnten beispielsweise experimentelle und theoretische Untersuchungen von Faktoren, die sich auf die Selbstorganisation von oberflächenkovalenten organischen Gerüsten auf Goldoberflächen auswirken, die Tür zu biomimetischen Systemen für Sensoren und Katalyse öffnen. Zahlreiche andere Studien lieferten Einblick in das Verhalten von supramolekularen Strukturen in realistischen Umgebungen, einschließlich der Interaktion von Metalloxiden und Graphen mit Wasser. Zu den potentiellen Verwertungswegen gehören beispielsweise Solarzellen. Arbeiten im Zusammenhang mit der Nutzung der Funktionalität von komplexen Molekülen an Oberflächen führten zu Entwurf und Entwicklung neuer nanomagnetischer Systeme und Techniken, um diese zu studieren. Chiralität, also die Existenz von zwei Formen eines Moleküls, die asymmetrische und nicht deckungsgleich sind, ist von wesentlicher Bedeutung für pharmazeutische Entwicklung, Molekulartrennung und Sensorik. Bedeutende Forschungen erforschten das Erkennen von Chiralität an Oberflächen durch molekulare Wechselwirkungen. Als einige der vielen Fortschritte erweiterten Modellierungsmethoden aktuelle Fähigkeiten und produzierten Ergebnisse bemerkenswerte Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen zum molekularen Verhalten auf Metalloberflächen. Schließlich erreichte das Team wichtige Fortschritte bei der Entwicklung von Oberflächen, um die molekulare Erkennung für Sensoren und andere Geräte zu nutzen. Makrozyklische Strukturen wurden verwendet, um molekulare Pinzetten mit Anwendungsmöglichkeiten nicht nur für Sensoren, sondern auch in der molekularen Informationsspeicherung und Anzeige zu schaffen. Die Arbeiten an molekular geprägten Polymeren führte zu bahnbrechenden Ergebnissen bei Anwendungen in Bereichen von der Sensorik bis hin zur Photovoltaik. SMALL förderte die wissenschaftliche Entwicklung und die Karrieremöglichkeiten der jungen Forscher auf dem wachsenden Gebiet der molekularen Nanotechnologie. Die Ergebnisse fördern eine führende Rolle für Europa für die nächste Generation von innovativen Geräten, um große Herausforderungen in Bereichen wie Biomedizin, Energie, grüne Chemieproduktion und Umwelt anzugehen.
Schlüsselbegriffe
Molekular, Nanotechnologie, Oberflächen, chemische Selektivität, Biomimetik, Chiralität
