Magnetische flüssigkristalline Hybridmaterialien: Herstellung anisotroper, magnetischer Hybridmaterialien durch organisierte Einbettung von Nanopartikeln in flüssigkristalline Matrizes

• Antragstellerin: Professorin Dr. Silke Behrens
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 237974624

Ziel ist die Herstellung von Hybridmaterialien mit interessanten magneto-optischen Eigenschaften durch die Stabilisierung magnetischer Festkörpernanopartikel in komplexen, flüssigkristallinen Matrizes. Die Einlagerung nanopartikulärer Magnetpartikel in Flüssigkristalle führt zu einer komplexen wechselseitigen Beeinflussung zwischen Partikeln und Flüssigkristall-Molekülen und damit zu anisotropen, weichen Verbundmaterialien mit neuen Strukturen und Eigenschaften. In den ersten Förderperioden wurden verschiedene, sphärische bzw. stäbchenförmige Ferritnanopartikel hergestellt. Das gezielte Einstellen der Oberflächeneigenschaften der Magnetnanopartikel durch Funktionalisierung mit verschiedenen (pro)mesogenen Liganden ermöglichte die Herstellung stabiler Hybridmaterialien z.B. im thermotropen Flüssigkristall 4-Cyano-4‘-Pentylbiphenyl (5CB). Hierzu wurden verschiedene (pro)mesogene Liganden synthetisiert, bei welchen die mesogene Struktureinheit (Cyanobiphenyl, Octylbiphenyl) durch eine Alkylkette verschiedener Länge mit einer funktionellen Gruppe zur Bindung an die Nanopartikeloberfläche verbunden war. Diese Hybridmaterialien zeigten interessante magneto-optische Eigenschaften. Basierend auf unseren Arbeiten der ersten Förderperioden wollen wir dendritisch aufgebaute (pro)mesogene Liganden einsetzen, um größere bzw. formanisotrope Magnetpartikel im Flüssigkristall zu stabilisieren und damit die magnetisch schaltbaren Eigenschaften weiter zu verbessern. Insbesondere soll dabei das Potenzial formanisotroper Magnetpartikel zur Steuerung der Ordnungsparameter in der Mesophase genutzt werden. In Kooperation mit verschiedenen Gruppen des SPP sollen grundlegende Untersuchungen zu den magneto-optischen bzw. rheologischen Eigenschaften durchführt werden, die u.a. als Grundlage für theoretische Berechnungen dienen sollen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1681: Feldgesteuerte Partikel-Matrix-Wechselwirkungen: Erzeugung, skalenübergreifende Modellierung und Anwendung magnetischer Hybridmaterialien