Exakt symmetrische Kristalle auf organischer Basis können rotes Licht in blaues umwandeln. Diese Eigenschaft erreichten Wissenschaftler der University of Minnesota durch die komplett fehlerfreie Anordnung dieser synthetischen Verbände zu polaren Kristallen. Normalerweise heben sich in einem Kristall die polaren Momente der einzelnen Atome in der Summe auf, wenn diese nicht genau in die gleiche Richtung zeigen.
“Wir konstruieren Kristalle. Das bedeutet, wir entwerfen Festkörper-Strukturen auf der Basis einzelner Moleküle und schauen, wie diese sich selbst in ein dreidimensionales Gitter einbauen”, so Michael Ward, Professor für Materialwissenschaften und Autor dieser Studie aus der Fachzeitschrift Science (Vol. 294, Nr.5548, S.1907). Die strenge Symmetrie innerhalb der Kristalle erreichen die Forscher mit Molekülen, die wie Bananen-förmige Stützen die verschiedenen Kristallschichten miteinander verbinden.
Im Gitteraufbau des Kristalls eröffnen sich so viele identisch aufgebaute Kammern, in die die Forscher so genannte Gastmoleküle einlagern können. Nun müssen all diese Gastmoleküle exakt gleich in dieselbe Richtung weisen, damit der gesamte Kristall eine Polarität aufweisen kann. Stehen manche dieser Moleküle senkrecht oder antiparallel, d.h. quasi auf dem Kopf zu den banchbarten, heben sich die einzelnen Polarisationsmomente auf. So haben gerade die eingelagerten Moleküle einen großen Einfluss auf die optischen Eigenschaften des Kristallverbandes.
Solche Kristalle könnten nach Aussage der Wissenschaftler für den Bau von blauen Lasern und für die Datenübertragung mit optischen Systemen genutzt werden. Je nach Art der verwendeten Moleküle ließen sich auch Kristalle mit unterschiedlichen Eigenschaften erzeugen. “Nun wissen, wir wie es geht, und können mit anderen molekularen Stützen sowie anderen Gastmolekülen die Kristalle modifizieren”, so Ward.
Jan Oliver Löfken
