Forscher des Lehrstuhls für Organische Chemie II der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) haben ein Konzept zur Steuerung von Aluminiumoxid-Nanopartikeln entwickelt.
Dreidimensionale Graphik eines zweifach funktionalisierten Al2O3 Nanopartikels.
FAU/Tobias Luchs
Die optischen und elektronischen Eigenschaften von Aluminiumoxid-Nanopartikeln, die eigentlich elektronisch inert und optisch inaktiv sind, können gesteuert werden. Das haben Forscher des Lehrstuhls für Organische Chemie II der FAU herausgefunden und ein Konzept für das Management dieser zweifach funktionalisierten Nanopartikel entwickelt. Ihre Ergebnisse haben sie im renommierten Fachjournal „Chemistry – A European Journal“ veröffentlicht (DOI: 10.1002/chem.201901052).
Die Forscher brachten dafür ein Phosphonsäure-Derivat auf die Oxid-Oberfläche der Nanopartikel auf. Dies führte dazu, dass die ansonsten bei Tageslicht nahezu transparenten und farblosen Partikel eine starke türkisfarbene Fluoreszenz aufwiesen. Im nächsten Schritt folgte ein Amphiphil – eine Substanz, die sowohl wasser- als auch fettlöslich ist – auf der Oberfläche, die das optische und elektronische Verhalten der bislang einfach funktionalisierten Nanopartikel nun grundlegend veränderte: Werden solch funktionalisierte Nanopartikel im Wellenlängenbereich angeregt, findet ein Elektronentransfer zur elektronenarmen Komponente statt. Die türkisfarbene Fluoreszenzfarbe der elektronenreichen Nanopartikel wird reduziert und – in Abhängigkeit von der Konzentration des elektronenarmen Amphiphils – wird schrittweise eine orangefarbene Fluoreszenzfarbe aufgebaut. Unter Tageslicht weisen die Partikel schließlich eine rosa Farbe auf.
Prof. Dr. Andreas Hirsch, Inhaber des Lehrstuhls für Organische Chemie II, hat dieses Konzept im Rahmen seiner Grundlagenforschung zusammen mit der wissenschaftlichen Mitarbeiterin Lisa Stiegler entwickelt.