Forscher erforschen Design polarer kristalliner Feststoffe aus rein molekularen Materialien

Harmeet Bhoday, ein Chemie-Doktorand der Missouri S&T aus Chandigarh, Indien, war der Hauptautor eines Artikels mit dem Titel „Perfekte polare Ausrichtung paralleler Beloamphiphile-Schichten: Verbesserte strukturelle Designvoreingenommenheit realisiert in ferroelektrischen Kristallen der neuartigen Methoxyphenyl-Reihe von Acetophenon-Azinen.“

Die Herausgeber der Zeitschrift wählten den Artikel als Cover-Feature von Chemie – Eine europäische Zeitschrift. Die Forschung wurde auch in „Heißes Thema: Kristalltechnik.“

Bhoday schrieb den Artikel zusammen mit Dr. Nathan Knotts, einem Absolventen der University of Missouri, und Dr. Rainer Glaser, Professor für Chemie bei S&T.

„Der Schwerpunkt unserer Forschung lag auf der Entwicklung polarer kristalliner Feststoffe aus rein molekularen Materialien für die nichtlineare Optik“, sagt Bhoday. „Anstatt einfach nur nach diesen Kristallen zu suchen, wollten wir organische Stoffe und Dipeptide entwickeln, die mit supramolekularen Architekturen kristallisieren würden.“

Das Team versuchte zunächst, Moleküle zu entwickeln, die starke seitliche anziehende Wechselwirkungen zwischen nebeneinander liegenden Molekülen fördern würden, entdeckte dann aber, dass sie noch einen Schritt weiter gehen und die antiparallele Dipolausrichtung polarer Materialien absichtlich unterbinden konnten, um eine bessere Leistung zu erzielen. Die Forschungsgruppe hat die erfolgreiche Synthese von vier Vertretern einer neuen „Methoxyphenyl-Reihe“ von Acetophenon-Azinen beschrieben.

„Diese Studie hat spannende Erkenntnisse über Wechselwirkungen innerhalb und zwischen Schichten hervorgebracht“, sagt Bhoday. „Das Zusammenspiel zwischen intermolekularen Wechselwirkungen innerhalb und zwischen Schichten ist eine Herausforderung, und die Suche nach dem richtigen Gleichgewicht beschäftigt uns ständig und ist Gegenstand umfangreicher computergestützter Theorien.“

Bhoday sagt, dass es dank der Forschung nun erstmals möglich sei, experimentelle Struktur-Funktions-Beziehungen für die nichtlineare optische Aktivität ferroelektrischer Molekülkristalle herzustellen.