Piezo-Angetriebene MOF@SAW Chips

• Antragsteller: Professor Dr. Harald Oberhofer; Professor Dr. Dirk Volkmer; Professor Dr. Achim Wixforth
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese ; Analytische Chemie ; Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Theoretische Chemie: Moleküle, Materialien, Oberflächen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 316700838

Das Konsortium Oberhofer/Volkmer/Wixforthn entwickelt neuartige piezo-responsive Koordinations-Gerüstverbindungen, die auf einem Akustischen Oberflächenwellenchip (engl.: Surface-Acoustic Wave (SAW) device) platziert werden, um mit diesem die E-Feld-Gitterdynamik anzuregen und zu untersuchen.Zu den neuen piezo-responsiven Gerüstverbindungen zählen ungebundene molekulare Rotoren (uR) in starren Gerüstverbindungen (uR@rCFs), axial montierte Rotoren (amR) in starren Gerüstverbindungen (amR@rCFs), sowie Koordinationsverbindungen mit internen (molekularen) Scharnieren, die extrem große piezoelektrische Effekte zeigen.Gezielt hergestellte MOF@SAW-Chips mit piezo-responsiven Gerüstverbindungen erfüllen einen doppelten Zweck: zum einen sollen strukturelle Änderungen in der Gerüststruktur herbeigeführt werden (z.B. extreme piezoelektrische Verzerrungen der Gerüste oder stimulierte Drehungen von gerüstgebundenen Rotoren); Zum anderen sollen mittels MOF@SAW-Chip dielektrische Eigenschaften der Gerüstverbindung gemessen werden. Mittels theoretischer Untersuchungen auf unterschiedlichen Stufen sollen die spontane Polarisation der Gerüstverbindungen und deren dielektrische Eigenschaften modelliert werden. Für letzteres sollen Tight-Binding-Methoden sowie Kraftfeld-basierte MD-Simulationen eingesetzt werden, um beispielsweise Phänomene des aktivierten und gerichteten Massentransports beschreiben zu können. Im Rahmen dieser Untersuchungen soll auch ein neuartiges polarisierbares Kraftfeld eingeführt werden, mit dem sowohl die elektrostatischen Wechselwirkungen zwischen den Gerüstbausteinen, als auch die Wirkung externer statischer und dynamischer elektrischer Felder auf die Gerüstverbindungen akkurat dargestellt werden können.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1928: Koordinationsnetzwerke als Bausteine für Funktionssysteme
• Internationaler Bezug: Spanien
• Kooperationspartner: Dr. German Sastre