Ein supramolekulares Konzept zur Stabilisierung von flüssigkristallinen „Blue Phases“ – Ein erster Schritt in Richtung 3D-photonischer Sensoren

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Giese, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 417615610

Flüssigkristalline "Blue Phases" haben in den letzten Jahrzenten großes Interesse auf sich gezogen. Diese besonderen chiralen Mesophasen versprechen Anwendungspotenzial im Bereich von Flüssigkristalldisplays und der photonischen Sensorik. Allerdings ist ihre Nutzung aufgrund des engen Temperaturbereichs, in denen sie beobachtet werden, stark eingeschränkt und es mangelt an einem fundamentalen Verständnis der Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von Blue Phase Flüssigkristallen. Dieses Forschungsprojekt sieht ein modulares Konzept vor, um diese Lücke zu schließen. Dabei sollen systematische Studien zu Blue Phase Flüssigkristallen auf Basis von Wasserstoffbrücken-gebundenen Assemblaten durchgeführt werden. Die Nutzung von nicht-kovalenten Wechselwirkungen bietet den Vorteil, dass eine Vielzahl von flüssigkristallinen Aggregaten bei minimalem Syntheseaufwand erhalten werden können. Zugleich garantiert die Modularität des Ansatzes eine exzellente Vergleichbarkeit der Materialien, was systematische Studien zu Struktur-Eigenschaftsbeziehungen ermöglicht. Insbesondere Aspekte wie die Rolle des Chiralitätstransfers, die Stabilisierung von Blue Phases durch nicht-kovalente Wechselwirkungen oder die Assemblatstruktur und der Einfluss des Fluorierungsmusters sollen dabei im Detail untersucht werden. Die Erkenntnisse aus diesen Studien (Phase 1) sollen im Anschluss zu ersten Modellversuchen zur Anwendung der Blue Phase Flüssigkristallen genutzt werden (Phase 2). Zum einen soll die Manipulation der photonischen Eigenschaften durch externe Stimuli wie Licht und Temperatur noch weiter untersucht werden. Diese Ergebnisse könnten in Zukunft zum Beispiel zur Konstruktion eines Farbstoff-dotierten Flüssigkristall-LASER genutzt werden. Zum anderen sollen Tests zur Nutzung der 3-dimensionalen photonischen Systeme als Sensoren für verschiedene Analyten untersucht werden. Dabei können sowohl Analyte genutzt werden, die das Wasserstoffbrückenmuster stören und somit zu einer Destabilisierung der BP beitragen. Andererseits können durch die Einführung "reaktiver Seitenketten" in die Assemblate weitere Analyte detektiert werden, die eine spezifische Reaktion mit diesen eingehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen