Flüssigkristalle auf Basis orthogonaler dynamisch-kovalenten Bindungen – Auf dem Weg zu adaptiven Materialien

• Antragsteller: Professor Michael Giese, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 572082851

Dynamisch-kovalente Bindungen kombinieren die Reversibilität und Adaptivität supramolekularer Systeme mit der Robustheit der kovalenten Bindung und eignen sich daher für die Entwicklung neuer adaptiver und responsiver Materialien. Im Rahmen des vorliegenden Antrags sollen erstmalig verschiedene orthogonale dynamisch-kovalente Bindungsmotive (z.B. Imine, Boronsäureester, Azine oder Acylhydrazone) miteinander kombiniert werden, um darüber gezielt die Eigenschaften (wie zum Beispiel flüssigkristallines Verhalten, Fotoschaltbarkeit, Emissionseigenschaften, Chiralität) der Materialsysteme zu kontrollieren. Die Umsetzung der dynamisch-kovalenter Reaktionen in der flüssigkristallinen Phase eröffnet dabei die Möglichkeit modifizierten Materialien lösemittelfrei und ohne Aufarbeitungsschritte herzustellen. Für einen ressourcen- und zeiteffizienten Zugang wird ein computergestütztes Design zur Identifizierung der molekularen Komponenten genutzt. Dazu sollen folgende wissenschaftliche Fragestellungen geklärt werden: Agieren die orthogonalen dynamisch-kovalente Bindungen wirklich unabhängig voneinander? Lassen sich die Eigenschaften der Systeme gezielt und unabhängig voneinander steuern? Wie unterscheiden sich die Austauschreaktionen und deren Gleichgewichtslagen in Lösung im Vergleich zur Reaktion in der flüssigkristallinen Phase? Eignen sich Methoden wie Mikrowellen oder Kugelmühlen für die Durchführung der Austauschexperimente und wie unterscheiden sich ggfs. die Gleichgewichtslagen? Für die systematische Untersuchung wird ein modularer Ansatz genutzt, der Einblick in die Struktureigenschaftsbeziehungen der Systeme ermöglicht und gleichzeitig eine nachhaltige Skalierbarkeit der funktionellen Materialien gewährleistet um Anwendungsfelder im Bereich des 3D-Drucks, photonische Sensoren oder der optischen Datenspeicherung zu erschließen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen