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Wandlungsfähige Flüssigkristalle
Ein "gastfreundliches" Molekül reiht sich zu langen Ketten auf,
wenn es passenden "Besuch" bekommt
Flüssigkristalle kennt man zum Beispiel von Digitalarmbanduhren: In deren Displays befinden sich stäbchenförmige Moleküle, die normalerweise ungeordnet durcheinander liegen - in diesem Zustand sind sie durchsichtig.Legt man aber eine elektrische Spannung an, legen sie sich parallel nebeneinander wie Heringe in einer Dose - so dicht, dass kein Licht mehr passieren kann. Flüssigkristalle können aber viel mehr; Julius Rebek Jr. und seine Mitarbeiter vom amerikanischen Scripps Research Institute, La Jolla, Kalifornien, haben z.B. eine Verbindung entwickelt, die sich erst nach Einlagerung eines genau passenden Gast-Teilchens in einen vorgeformten Molekülhohlraum in einen Flüssigkristall verwandelt und obendrein zu Fasern ausziehen läßt, die an Kevlar oder Spinnenseide erinnern.
"Polykapseln" nennt Julius Rebek seine interessanten Moleküle. Sie bestehen aus zwei hohlen, halbkugelförmigen Teilen, die an ihrer konvexen Seite über einen kurzen starren Balken miteinander verbunden sind - und damit aussehen wie Kugelhanteln, deren Gewichte in der Mitte durchgeschnitten wurden. Der Clou: Löst man diese Hanteln in einer Flüssigkeit wie Chloroform auf,legen sich jeweils zwei der Halbkugeln wie schützende Hände um ein Chloroform-Molekül. Auf diese Weise werden aber nicht nur die Flüssigkeitsteilchen in einer Art Hohlkugel (aus den beiden Halbkugeln)eingeschlossen - durch diesen Vorgang werden die Kapseln auch zu langen Ketten aufgereiht. Diese Ketten verhalten sich in der Tat wie diejenigen in vielen Flüssigkristallen - sie brechen das Licht ähnlich wie die bekannten Vertreter. Unter bestimmten Bedingungen konnten Rebeks Mitarbeiter sogar Fasern aus dem Material ziehen.
Aus ähnlichen Kettenmolekülen (Polymeren) bestehen auch die meisten Kunststoffe, nur mit dem Unterschied, dass sich die Rebekschen Polykapseln nur in Gegenwart von Molekülen bilden, die genau in die beiden Halbkugeln passen. Gibt man diese Polykapseln in Wasser, zerstören dessen Moleküle die
empfindlichen Hantelketten allerdings schlagartig. Dennoch ist Rebek zuversichtlich, dass seine gastfreundlichen Polymere zu allerhand vielversprechenden Jobs taugen: Etwa, wenn man die Halbkugelelemente so zuschneidet, dass sie nur eine ganz bestimmte Sorte von Molekülen, z.B. eines Schadstoffs, aufnehmen können. Eine Anzeige aus diesen Flüssigkristallen würde sich verdunkeln, sobald sie mit diesen Substanzen in Kontakt kommt.
Verschiedene Abbildungen des "Hantelpolymers" und seiner Bildung:
http://www.wiley-vch.de/home/angewandte-press/press.html
Quelle: Angewandte Chemie 1999, 111 (17), 2764 - 2766
Criteria of this press release:
Biology, Chemistry
transregional, national
Scientific Publications
German
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