Einleitung

Supramolekulare Chemie und Nanotechnologie spielen in letzter Zeit eine große Rolle in der Materialwissenschaft. Dabei orientiert sich die Forschung häufig an Vorbildern aus der Natur. Bei der Photosynthese ist die räumliche Anordnung der Reaktionszentren in der Proteinmatrix exakt definiert. Nach Bestrahlung dieser supramolekularen Aggregate erfolgt eine effektive Ladungstrennung, was im weiteren Verlauf als Energiequelle für die biochemische Synthesen genutzt wird. Diese hohe Effizienz kann jedoch nur durch eine präzise Ordnung der funktionalen Zentren erreicht werden. Die Kontrolle der Organisation von Molekülen bis hin zu Größenordnungen von Nanometern ist daher von großer Bedeutung und führt in Zukunft zu neuen, auf spezifische Anwendungen maßgeschneiderte Materialien. Die Anordnung der Moleküle erfolgt dabei nicht durch klassische chemische Bindungen, sondern wird über schwache nicht kovalente Wechselwirkungen moderiert. Dazu gehören Van der Waals Wechselwirkungen, ionische Wechselwirkungen, elektrische Multipol-Wechselwirkungen, sowie Wasserstoffbrücken.^[1] Eine große Rolle spielt neben den genannten spezifischen Wechselwirkungen auch die Nanosegregation, die auf der Separierung unterschiedlicher Molekülsegmente, z.B. aromatischer Kern und flexible Seitenketten, beruht (Abbildung 1).^[2] Nur das korrekte Moleküldesign führt somit über Selbstaggregation zur gewünschten Nanostruktur.

Der Arbeitskreis Dr. M. Lehmann befasst sich mit folgendem Themengebieten der Grundlagenforschung:

• Strukturkontrolle kolumnarer flüssigkristalliner (LC) Phasen von Sternförmigen Molekülen
• Nanomorphologie von kolumnaren LC Phasen
• Funktionale nicht-konventionelle Mesogene und ihr Potential für die plastische Elektronik
• Hybridmaterialien aus organischen Promesogenen und strukturierten Festkörperoberflächen
• Biohybridmaterialien
• Kombinatorische Synthese von Segmentbibliotheken für sternförmige Mesogene
• Magnetische LC Materialien
• Maßgeschneiderte V-förmige, formstabile Mesogene für biaxial nematische Phasen

Neben Synthese und Strukturaufklärung einzelner Moleküle, spielt die Materialuntersuchung eine bedeutende Rolle. So kommen Röntgenbeugungsmethoden, Differentialkalorimetrie und Polarisationmikroskopie zum Einsatz um die supramolekulare Ordnung in den verschiedenen LC Phasen zu studieren. In einigen Fällen können temperaturabhängige UV-Vis-, Fluoreszenzspektroskopie und Festkörper-NMR-Methoden weitere Hinweise auf die Ordnung von Aggregaten liefern.