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Graphen-Architekturen der Zukunft

Graphen, ein neues Hochleistungsmaterial bestehend aus nur einer einzigen, 2-dimensionalen Lage aus Kohlenstoff, steht aktuell im Fokus des wissenschaftlichen und öffentlichen Interesses. Für die technische Wertschöpfung in den Bereichen Sensorik, Elektronik und Biomedizin stellt die Erforschung attraktiver Konzepte zum Aufbau von komplexen Graphen-Architekturen ein wichtiges Schlüsselelement dar. Der Zugang zu derartigen Architekturen kann aber nur auf der Basis eines grundlegenden Verständnisses der Chemie des Graphens erfolgen. Diesem Ziel widmen sich Chemikerinnen und Chemiker des Arbeitskreises von Prof. Dr. Andreas Hirsch am Lehrstuhl für Organische Chemie II der Universität Erlangen-Nürnberg. Ihre neuesten Ergebnisse auf diesem Gebiet haben sie in der renommierten Fachzeitschrift Angewandte Chemie vorgestellt.

Den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern ist erstmals die gezielte Mehrfachfunktionalisierung von Graphen – mit unterschiedlichen funktionalen Einheiten – gelungen. Hierdurch soll es zukünftig möglich sein die finalen Materialeigenschaften und die Prozessierung je nach Bedarf steuern zu können. Diese bis-Funktionalisierung wurde sowohl für die lösungsbasierte Derivatisierung von Graphen im präparativen Maßstab als auch für die chemische Modifikation individueller Kohlenstofflagen auf Oberflächen genutzt. Im ersten Fall handelt es sich um eine Funktionalisierung an beiden Seiten der Graphenlage, wodurch spannungsfreie Architekturen erhalten werden können. Im letzteren Fall ist das Graphensystem nur von einer Seite zugänglich. Dadurch gewinnen Retrofunktionalisierungsreaktionen an Bedeutung, da bei dieser monotopen Funktionalisierung Spannungsenergie aufgebaut wird. Diese grundlagenlegenden Reaktivitätsstudien der Chemie des Graphens werden für das Design von hochintegrierten Graphen-Architekturen mit komplexen und steuerbaren Funktionalitäten eine entscheidende Rolle spielen.

Weitere Informationen:

Link zur Veröffentlichung: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.201511807/full

Prof. Dr. Andreas Hirsch
andreas.hirsch@fau.de
09131 – 85 22537