Molekularer Filmzauber: Geburt von Energiematerialien live beobachten mit neuer Mikroskopietechnik

BerlinWissenschaftler der LMU München haben einen großen Fortschritt bei der Herstellung von kovalenten organischen Gerüsten (COFs) erzielt. Diese Materialien sind nützlich für Batterietechnologien und zur Wasserstofferzeugung. Doch selbst nach 20 Jahren Forschung war die Herstellungsmethode immer noch unklar.

Professor Emiliano Cortés und sein Team, darunter der Doktorand Christoph Gruber, haben eine neuartige Methode zur Aufzeichnung chemischer Reaktionen entdeckt. Mit einem speziellen Mikroskop konnten sie die Entstehung von COFs auf mikroskopischer Ebene filmen. Ihre Ergebnisse, einschließlich eines Echtzeitvideos der Reaktionen, wurden in der renommierten Zeitschrift Nature veröffentlicht.

Wesentliche Aspekte ihrer Forschung:

• Spezialmikroskop im Einsatz: iSCAT (interferometrische Streuungsmikroskopie)
• Echtzeitmessungen der COF-Synthese
• Entdeckung nano-skaliger Tröpfchen mit entscheidender Rolle
• Entwicklung energieeffizienter Synthesebedingungen

Die iSCAT-Methode wird eingesetzt, um die Interaktionen von Proteinen zu untersuchen. Sie zeichnet Lichtmuster mit einer hochauflösenden Kamera auf und erfasst so dynamische Prozesse. Dadurch können Forscher Bilder von extrem kleinen Partikeln sehen. „Wir haben die Synthese live beobachtet“, sagte Gruber.

Das Team arbeitete eng mit der LMU-Chemikerin Prof. Dana Medina zusammen, einer Spezialistin für die Synthese von COFs. Sie wollten herausfinden, warum der Syntheseprozess in manchen Fällen funktioniert und in anderen nicht. „Es ist unerlässlich, die Reaktion präzise zu kontrollieren“, sagte Medina. „Wir konzentrierten uns auf die ersten Phasen, in denen die molekularen Bestandteile beginnen zu reagieren.“

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Ihre Forschung wurde von verschiedenen Institutionen unterstützt, darunter der Exzellenzcluster e-conversion (DFG), das Zentrum für Nanowissenschaften (CeNS), das bayerische Solarenergieprogramm SolTech und die Europäische Kommission (EK).

Diese Entdeckung bietet eine klarere Methode zur Herstellung von COFs. Sie hilft dabei, bessere Verfahren zur Produktion zu entwickeln. Die unmittelbare Beobachtung von Reaktionen ist hierbei sehr wichtig. Forscher können nun die optimalen Bedingungen für die Herstellung dieser Materialien herausfinden.

Wissenschaftler haben winzige Tröpfchen entdeckt, die neue Einblicke in die Materialwissenschaft ermöglichen. Mit der neuen Methode können sie chemische Reaktionen in Echtzeit beobachten. Diese Entdeckung könnte verschiedene Bereiche der Chemie und Energiematerialien verbessern.

LMU-Wissenschaftler ebnen den Weg für zukünftige Innovationen. Ihre Arbeit zeigt, wie wichtig die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Disziplinen ist. Wenn Physiker und Chemiker zusammenarbeiten, können sie komplexe Probleme lösen.

Das Team plant, detailliertere Videos von Molekülreaktionen aufzunehmen. Sie möchten weitere wichtige Reaktionen beobachten und verstehen, wie sie ablaufen. Dies könnte zu neuen Entdeckungen und Anwendungen in der Materialwissenschaft führen.