Japanische Forscher haben einen Kunststoff hergestellt, dessen innerer Aufbau einem Quasikristall gleicht. Die den Kunststoff aufbauenden Polymerketten sind dabei zwar nicht wie bei einem Kristall in einer perfekten geometrischen Struktur angeordnet, das Muster weist aber dennoch über kurze Distanzen hinweg einen gewissen Ordnungsgrad auf. Die Forscher glauben, dass ihr Material zu Oberflächen mit interessanten optischen Eigenschaften, etwa einer von der Wellenlänge abhängigen Reflexion, verarbeitet werden kann.
Der von Tomonari Dotera und Yushu Matsushita hergestellte Kunststoff besteht aus drei verschiedenen Polymeren, die sich an einem gemeinsamen Verbindungspunkt zu Y-förmigen Strukturen anordnen. Innerhalb des Stoffes bilden diese Untereinheiten Netzwerke aus Quadraten und Dreiecken. Die beiden Forscher berechneten nun mithilfe eines Computerprogramms, unter welchen Bedingungen auf diese Weise ein Quasikristall gebildet werden kann.
Bei einem bestimmten Konzentrationsverhältnis sollten sich die Polymere den Berechnungen zufolge zu einem bestimmten Typ eines Quasikristalls anordnen ? nämlich genau dann, wenn das Verhältnis von Dreiecken zu Quadraten 2.309 beträgt. In ihrem Experiment gelang es den Forschern auch bereits, einen dünnen Film mit einem Verhältnis der beiden Strukturen von 2.305 herzustellen. Anschließende Untersuchungen mithilfe eines Transmissionselektronenmikroskops und einer Röntgenstrukturanalyse ergaben dann in der Tat, dass der Kunststoff zumindest über kleine Bereiche hinweg einem Quasikristall glich.
Da einzelne Untereinheiten des Stoffes in einem Abstand von mehreren hundert Nanometern voneinander angeordnet sind, könnte er sich nach Ansicht der Wissenschaftler zur Herstellung von photonischen Kristallen eignen, die im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums als Filter eingesetzt werden könnten. Zunächst wollen die Forscher jedoch darangehen, großflächige Filme ihres Kunststoffes mit quasikristallinem Aufbau herzustellen.
Physical Review Letters, Band 98, Artikel 195502 Stefan Maier
