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Materialentwicklung: Licht steuert Formwandlung eines neuen Kristalls

Forscher der Universität Osaka haben einen Kristall entwickelt, der seine äußere Form mit der Wellenlänge des darauf fallenden Lichtes ändert. Das Material kann gezielt, reversibel und innerhalb von Millisekunden zwischen verschiedenen Strukturen hin- und herschalten, berichten Masahiro Irie und seine Kollegen.

Kristallnadel kickt Siliziumkügelchen | Ein gebogen-nadelförmiges Kristall schnippt kugelförmige Siliziumpartikel davon, sobald die Struktur mit UV-Licht beleuchtet wird. Die fotoreaktiven Moleküle reagieren innerhalb von Millisekunden.
Die zwischen 10 und 100 Mikrometer großen Kristalle bestehen aus Licht absorbierenden, polyzyklischen organischen Molekülen mit einem zentralen Bauteil, das sich unter ultraviolettem Licht zu einem Ring schließt und dadurch die gesamte Struktur verändert. Einen rechteckigen Kristall verwandelten die Forscher so zum Beispiel in einen rautenförmigen. An langen, nadelförmigen Kristallstäbchen demonstrierten die Forscher, dass ihr Molekül sich als Mikro-Manipulator eignet, der sich bei einseitiger Beleuchtung durch UV-Licht biegt und dabei deutlich schwerere Partikel wegschnippen kann. Langwelligeres Licht stellt den Ausgangszustand der Kristallnadel wieder her.

Bisherige lichtreaktive Molekülsysteme aus Flüssigkristallen oder Polymergelen reagierten viel träger und bildeten weniger stabil definierte Endstrukturen. Zudem brachen reine Kristalle oft leicht, während amorphe Mischungen weniger ausgeprägte Eigenschaften aufwiesen. Mit dem neuen Material hoffen die Forscher nun darauf, in Zukunft gezielte Mikro-Manipulationen einfach per Lichtschalter steuern zu können. (jo)

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