Gelbe Flächen: Kontaktflächen. Gelbe Partikel: Metall-Cluster (Gold), Grau: schaltendes Molekül (Azobenzol), Grün: Trägermaterial (Teflon). Durch passendes Licht wird das Molekül geschaltet und das Komposit wird entweder leitend oder isolierend.
Um sich bei diesen Materialien Gedanken über mögliche Anwendungen machen zu können, muss man wissen, dass die Leitfähigkeit in der Trans-Stellung in der Größenordnung von Mikro Siemens liegt. Das liegt daran, dass die Leitfähigkeit durch Tunneleffekte erzielt werden. Das Material ist somit nicht für große Flächen gedacht, sondern könnte eher in Richtung Mikrokondensatoren oder -sensoren eingesetzt zu werden.
Abschließend ein TEM-Bild des Funktionsmaterials (Quelle: nanotechweb.org). Zu erkennen sind die dunklen Gold-Nanocluster in der hellen Polymer Matrix (Teflon oder Azobenzol lassen sich in diesem Fall nicht auflösen).
Gold clusters form randomly on a polymer film via self-organization. The coverage is low enough to form a non-continuous network of nanoparticles. In this case, the electrical conductance is governed by electrons tunneling between particles. The high sensitivity of the tunneling process to the interparticle distance was exploited to switch the electrical conductance.
Wie man sich vorstellen kann, ist die Herstellung dieser Nanomultikomposite überaus kompliziert. Aber dafür ist es möglich, hochspezialisierte Systeme zu bauen. Hinterlasst mir einen Kommentar, wenn euch ein Aspekt interessiert, auf den ich hier nicht eingegangen bin.
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Quellen:
Verlinkte Bilder
– Sonderforschungsbereich 677 – Funktion durch Schalten (SFB677), Universität Kiel
– nanotechweb.org: Lab Talk Jan 5, 2011, Metal-polymer composite offers light-controlled conductance switching
Cis-Trans Mechanismus:
– H. Rau (1973) Angewandte Chemie, 85(6), 248-258
– Y.-Q. Shen, H. Rau (1991) Macromolecules, 192, 945-957
– E. W.-G. Diau (2004) Journal of Physical Chemistry A, 108, 950-956
Photochromie
– Pakula et al (2010) Journal of Materials Science, 46, 8, 2488-2494
Elektro-optische Funktionsmaterialien
– Pakula et al (2010). Reversible light-controlled conductance switching of azobenzene-based metal/polymer nanocomposites Nanotechnology, 21 (46) DOI: 10.1088/0957-4484/21/46/465201
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