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Organische Moleküle: Magnetismus per Licht schalten

Forscher der Ruhr Universität Bochum haben ein neuartiges Molekül namens 3-methoxy-9-fluorenylidene entwickelt und hergestellt, dessen magnetische Eigenschaften sich durch verschiedenfarbiges Licht steuern lassen. Das könnte es für den Einsatz in elektronischen Schaltkreisen interessant machen.

»Schaltbare« Moleküle Bildquelle: © RUB/ Marquard

Tobias Thomanek, Enrique Mendez Vega und Wolfram Sander (von links) haben ein neues organisches Molekül entwickelt. Nicht mit auf dem Bild, aber maßgeblich an der Studie beteiligt ist Iris Trosien.

Das von Wolfram Sander und seinem Team entwickelte organische Molekül 3-Methoxy-9-fluorenyliden basiert auf einem Gerüst aus Fluoren, an dem sich eine Methoxygruppe als molekularer Schalter befindet. Die Forscher fanden heraus, dass die magnetischen Eigenschaften des Moleküls vom Zustand der Methoxygruppe abhängig sind. Diese ändert ihre Konformation, je nachdem, welches Licht auf sie trifft.

Blaues Licht schaltet die Methoxygruppe in die „up“-Konformation und bildet den diamagnetischen und weniger reaktiven Singulett-Zustand. Im Gegensatz dazu dreht grünes Licht die Methoxygruppe an dem Molekül nach unten, woraus sich der paramagnetische Triplett-Zustand ergibt, der eine höhere Reaktivität gegenüber molekularem Wasserstoff aufweist.

 „Mithilfe dieser Atomverbindung können wir die Spinabhängigkeit von Reaktionen untersuchen. Auch bei der Entwicklung neuartiger schaltbarer magnetischer Materialien und chemischer Sensoren könnte sie eine Rolle spielen”, prognostiziert Sander. Gegenüber herkömmlichen ferromagnetischen Materialien hat 3-Methoxy-9-fluorenyliden den Vorteil, dass der Magnetismus durch sichtbares Licht ein- und ausgeschaltet werden kann.

Organische Magnete sind zudem nicht spröde wie herkömmliche Magnete, sondern flexibel und sie lassen sich wie Kunststoffe verarbeiten. Der Haken an der Sache: Das Molekül ist nur bei extrem niedrigen Temperaturen stabil. „Daher arbeiten wir an magnetisch schaltbaren Materialien, die unter Umgebungsbedingungen eingesetzt werden können”, so Wolfram Sander. Die Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift Angewandte Chemie veröffentlicht.