Neuartige Nanomaterialien für noch bessere Anwendungen
Kürzlich wurden molekulare Gerüstmaterialien vorgestellt, die eine unermesslich variantenreiche Wirt-Gast-Chemie aufweisen. Die für sie typischen porösen Gitter haben hochselektive Wirt-Gast-Eigenschaften wie einen reversiblen Ionenaustausch, eine heterogene Katalyse sowie Gasspeicherung und -trennung. Durch eine weitere Ausnutzung der porösen Natur der metallorganischen Gerüste in Kombination mit Spin-Crossover-Zentren können molekulare Sensormaterialien erzeugt werden. Spin-Crossover-Stellen können durch das Vorhandensein, Fehlen oder den Austausch löslicher Gastmoleküle eingeschaltet, ausgeschaltet oder verändert werden. Licht ist einer der vielversprechendsten Wege, die physikalischen Eigenschaften organischer und anorganischer Materialien reversibel zu lenken und zu steuern. Spin-Crossover-Materialien sind dafür bekannt, einen durch Licht induzierten Übergang von einem Low-Spin zu einem metastabilen High-Spin-Zustand aufweisen. Das Ziel des Projekts "Nanoporous materials and supramolecular clusters for light induced electronic switches" - Light Induced Switch - bestand darin, Eigenschaften neuer Materialien zu entwerfen und zu untersuchen, in die durch Licht ausgelöste Schalter in Form von Eisen(II)-Spin-Crossover-Zentren eingebaut sind, und die für den Einsatz als optische Schalter und Speichergeräte bestimmt sind. Das Projekt untersuchte die durch Licht und Temperatur induzierten Spin-Crossover-Eigenschaften dieser Materialien bei der Reduzierung der Partikelgröße von makroskopischen über mikroskalige bis hin zu nanoskaligen Größenordnungen. Die Resultate zeigten, dass der Spinübergang sanfter, unvollständiger wird und die Übergangstemperatur (T½) abnimmt, wenn die Partikelgröße kleiner wird. Diese Ergebnisse sind die ersten fotoinduzierten Magnetuntersuchungen zu einem Nanopartikel-Spin-Crossover-System und beweisen, dass auch im Nanometerbereich eine Umwandlung des Low-Spin-Zustands eines Moleküls in einen metastabilen High-Spin-Zustand möglich ist. Außerdem schien die Reduzierung der Partikelgröße nur wenig Einfluss auf die Temperatur zu haben, bei der die gespeicherte photomagnetische Information gelöscht wurde. Dies zeigt, dass die lichtinduzierten Spin-Crossover-Eigenschaften durch die direkte Koordinationsumgebung der Metalle auf molekularer Ebene reguliert werden. Das Projekt verwirklichte erste detaillierte Untersuchungen dieser neuartigen Spin-Crossover- und nanoporösen Materialien in lichtinduzierten Schaltanwendungen im Nanobereich. Auch kleine Fortschritte im Bereich dieser Materialien können Auswirkungen haben, die beträchtliche neue Möglichkeiten für Anwendungen auf ökologischen, wirtschaftlichen, gesundheitsbezogenen und/oder die nationale Sicherheit betreffenden Gebieten eröffnen.
