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Leuchtende Moleküle

Forscher entwickeln komplexe Farbstoffmoleküle in drei einfachen Schritten

Anna Krings/TU Braunschweig

Angestrahlt: In dem Reagenzglas, das Professor Daniel B. Werz und Dr. Atanu Patra zeigen, befinden sich fluoreszierende Moleküle, die sie gebaut haben.

12.11.2020: Viele kennen den Effekt aus der Diskothek, wenn „Schwarzlicht“ Kleidung oder Schrifttafeln zum Leuchten bringt. Der Grund dafür sind so genannte fluoreszierende Farbstoffe. Sie senden einen Teil des Lichts, mit dem sie bestrahlt werden, in etwas anderer Weise zurück und leuchten dadurch. Für Forschung und industrielle Anwendung sind besonders große fluoreszierende Moleküle oft interessant. Wissenschaftlern des Instituts für Organische Chemie der Technischen Universität Braunschweig ist es gelungen, komplexe Fluorophore und Farbstoffe im nahen Infrarotbereich herzustellen – in drei einfachen Schritten.

Um Licht absorbieren und wieder aussenden zu können, werden in den fluoreszierenden Farbstoffmolekülen Elektronen angeregt bzw. Ladungen transportiert. Dabei gilt meistens: Je größer die Moleküle, desto einfacher können Ladungen transportiert werden. Große Moleküle zu bauen, ist aber oft nicht einfach und umfasst normalerweise viele Schritte.

In drei Schritten zu großen Molekülen

Hier haben die Wissenschaftler des Instituts für Organische Chemie angesetzt. Sie haben eine Methode entwickelt, mit der sie komplexe fluoreszierende Moleküle vergleichsweise einfach aufbauen können. Dafür fügen sie in zwei Schritten einzelne Komponenten zusammen (Oligomerisierung). In einem weiteren Schritt entfernen sie gleichzeitig eine große Anzahl von Wasserstoffatomen. Dadurch entsteht beispielsweise aus acht einzelnen Molekülen ein großes Molekül, ein Oktamer.

Komplexität durch Simplizität

Die Ergebnisse der Chemiker können für unterschiedliche Bereiche interessant sein, in denen (fluoreszierende) Farbstoffe eingesetzt werden, beispielsweise in Batterien, Solarzellen oder Bildschirmen. Postdoktorand Dr. Atanu Patra sagt: „Das Interessanteste an unserer Arbeit ist ihre Einfachheit. Wir haben diese komplexen Moleküle mit einfachen Methoden synthetisiert.“ Der Wissenschaftler forscht seit April 2019 in der Arbeitsgruppe von Professor Werz und wird dabei für zwei Jahre durch ein Postdoktoranden-Stipendium der Alexander-von-Humboldt-Stiftung gefördert.

Professor Daniel B. Werz, Professor am Institut für Organische Chemie: „Was wir machen, ist Grundlagenforschung. Unsere Ergebnisse können aber für verschiedenste Anwendungen interessant sein, gerade weil unsere Methode auf drei einfachen Schritten basiert. Gute Chemie muss für mich nicht kompliziert sein, sondern besticht durch Einfachheit. Komplexität durch Simplizität sozusagen, das ist das Beste, was man machen kann.“

Originalveröffentlichung:
Daniel B. Werz, Atanu Patra, Lukas J. Patalag und Peter G. Jones; "Extended Benzene-Fused Oligo-BODIPYs: In Three Steps to a Series of Large, Arc-Shaped, Near Infrared Dyes"; Angewandte Chemie; 2020

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