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Der Farbstoff Indigo ist bei Raumtemperatur vollständig wasserabweisend. Ein aufgebrachter Tropfen Wasser perlt einfach ab.

Technologisch bedeutsame Farbe

13.08.2018

Farbstoffe, die auch für die organische Elektronik hochinteressant sind, wurden an der TU Wien hergestellt und kristallisiert. Dafür benötigt man nichts als Wasser – unter höchst ungewöhnlichen Bedingungen.

Das Team: Florian Glöcklhofer, Michael Josef Taubländer, Martina Marchetti-Deschmann und Miriam Unterlass beim Diskutieren von Ergebnissen.

Sie beeindrucken nicht nur durch ihre strahlend intensive Farbe, sondern haben auch eine wichtige technologische Bedeutung: Organische Farbstoffe sind eine Klasse von Materialien mit ganz besonderen elektronischen Eigenschaften. Von Flachbildschirmen über elektronisches Papier bis hin zu Chipkarten sollen in Zukunft viele Technologien auf solchen organischen Molekülen beruhen.

Doch bisher konnten solche Materialien nur über komplizierte und äußerst umweltschädliche Synthesemethoden hergestellt werden. An der TU Wien gelang es nun, mehrere typische Vertreter dieser Materialklasse auf eine völlig andere, neuartige Weise zu produzieren: Statt giftige Lösungsmittel einzusetzen verwendet man bloß Wasser. Der Trick: Das Wasser muss sehr heiß sein, denn dann ändert es seine Eigenschaften. Die neue Herstellungsmethode wurde nun im angesehenen Fachjournal „Angewandte Chemie“ publiziert.

Eigenschaften des Wassers ändern

„Wenn man nach dem ersten Bauchgefühlt geht, würde man eigentlich vermuten, Wasser sei das denkbar schlechteste Lösungsmittel, um diese Moleküle zu synthetisieren und zu kristallisieren“, sagt Miriam Unterlass vom Institut für Materialchemie der TU Wien. „Die Farbstoffe, die wir produzieren, sind nämlich extrem wasserabweisend.“ Lässt man zum Beispiel einen Wassertropfen auf das Farbpulver fallen, perlt er ab. Der Farbstoff lässt sich nicht mit Wasser mischen.

Doch das gilt nur für Wasser, wie wir es aus dem Alltag kennen. In den Labors an der TU Wien verwendete man allerdings Wasser, das in Spezial-Druckbehältern auf über 180 Grad Celsius erhitzt wird. Dabei steigt der Druck so stark an, dass das Wasser trotz der hohen Temperatur zum Großteil flüssig bleibt. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Wasser ändern sich unter diesen Bedingungen drastisch.

„Üblicherweise braucht man giftige Lösungsmittel, um solche Farbstoffe herzustellen oder zu kristallisieren – in unserem Fall nimmt aber reines Wasser genau die gewünschten Lösemitteleigenschaften an – alles was man braucht ist Druck und Temperatur“, sagt Miriam Unterlass.

Kristalle für die Elektronik von morgen

„Im hochkristallinen Zustand – also bei hohem Ordnungsgrad auf molekularer Ebene – verbessern sich die elektronischen Eigenschaften dieser Materialien. Deshalb ist es gerade für Anwendungen in der organischen Elektronik wichtig, eine möglichst gute Kontrolle über den Kristallisationsprozess zu haben“, betont Unterlass.

Für die gewonnenen Kristalle gibt es aber auch noch ganz andere Anwendungsideen. „Man kann sie überall einsetzen, wo die Ansprüche an Farbstoffe besonders hoch sind“, sagt Unterlass. „Etwa für Autolacke, oder in anderen Bereichen, wo extreme chemische oder thermische Bedingungen vorherrschen, da die Materialien mit steigender Kristallinität auch stabiler werden“.

Autor/in:
Redaktion Color
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