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Functionalized biopolymers for application in molecular electronics and in photonics

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DNS in Elektronik und Photonik

EU-geförderte Wissenschaftler entwickeln neue Biomaterialien, die eine große Wirkung auf biologisch abbaubare elektronische Anwendungen versprechen.

Energie

Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts "Functionalized biopolymers for application in molecular electronics and in photonics" (BIOMOLEC) funktionalisieren und dotieren Wissenschaftler aus führenden Laboren in ganz Europa bekannte Biopolymere wie DNS mit photoaktiven Chromophoren. Dies sollte die Entwicklung von Materialien mit kontrollierbarer Ladungsmobilität und starken nichtlinear optischen Eigenschaften fördern. Die Projektmitglieder haben bereits fünf Push-/Pull-Chromophore im Grammbereich synthetisiert, um die Biopolymere zu dotieren. Nach der Einbindung in zwei unterschiedliche Dünnschicht-Polymermatrizen (PMMA und DNA-CTMA) wurden sie nach ihren Lumineszenzeigenschaften bewertet, wobei DNA-CTMA eine größere Quantenausbeute aufwies. Eine Reihe verschiedener Arten von Polymer-DNS-Verbundwerkstoffen wurde vorbereitet und durch Elektropolymerisation synthetisiert. DNA-CTMA erwies sich als elektroaktiver. Die Doppelbeschichtungskapazität ist dreimal so groß wie bei reinem Polymer. Die DNA-Leitfähigkeit und die kontrollierte Ladungsmobilität machen diese Polymermaterialien für Anwendungen aus der Molekularelektronik nützlich, dies gilt insbesondere für Feldeffekttransistoren. Die Wissenschaftler verwenden eine hydrothermale Methode, um Nanostäbchen zu erhalten und Nanostrukturen zu verkabeln und so hochkristalline Strukturen zu gewinnen. Die Nanostäbchen wurden durch ein Spin-Coating-Verfahren auf Substraten abgelagert und zeigten eine relativ homogene Oberflächenabdeckung ohne Segregation. Daher konnten auf der Beschichtung entstehende Oxidations- und Reduktionsprozesse beobachtet werden. Nanoobjekte haben eine große Wirkung auf die photorefraktiven Eigenschaften von konjugierten ökologischen Systemen und können die nichtlinearen optischen Eigenschaften dieser Systeme ändern. Diese Erkenntnis ist für die Stärkung der anorganischen Matrizenwerkstoffe und die Schaffung einer neuen kontaktlosen Methode zur Orientierung vertikaler Flüssigkristallmoleküle in Anzeigegeräten entscheidend. Die Projekterkenntnisse sind für verschiedenste Bereich von großer Bedeutung, darunter optische Signalverarbeitung, Molekularelektronik und Umwandlung von Solarenergie. Die Entwicklung neuer Materialien und neuen Wissens im Zusammenhang mit biologisch abbaubaren und erneuerbaren Materialien wird sich als Vorteil erweisen, da das 21. Jahrhundert als Jahrhundert der Photonik gilt.

Schlüsselbegriffe

Biopolymere, DNS, Photonik, Molekularelektronik, Dotierung, Chromophore, Ladungsmobilität, nichtlinear optisch, Polymermatrizen, Quantenausbeute, Feldeffekttransistoren, Spin-Coating, photorefraktiv, Energieumwandlung

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