Der Natur abgeschaut: Neue Möglichkeiten für Solartechnik

Farbstoffe mit Metallen verkleben.

Würzburger Forscher wollen Farbstoffe so verändern, dass sie sich von alleine in langen Kettenmolekülen, so genannten Polymeren, anordnen. Metallionen dienen als "Klebstoff" zwischen den einzelnen Einheiten. Auf diese Weise sollen technologisch interessante Materialien entstehen, die zum Beispiel für den Einsatz in Solarzellen geeignet sein könnten, berichten die Chemiker der Bayrischen Julius-Maximilians-Universität in Würzburg. Das Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG gefördert.

Die Würzburger Chemiker arbeiten daran, die Struktur und Eigenschaften von synthetisch hergestellten Farbstoffen durch chemische Modifikationen zu verändern. In mehreren Projekten arbeitet das Team um Frank Würthner, Professor für Chemie, damit, die Farbstoffe mit Rezeptoren auszustatten, welche die Art der Selbstorganisation und somit auch die resultierenden Strukturen steuern. Mit Hilfe von Metallionen konnten die Forscher schon Farbstoffe herstellen, die sich in Vierergruppen zu Quadraten angeordnet haben. "Rein theoretisch sollten die perlschnurartig aufgereihten Farbstoffmoleküle dazu in der Lage sein, Licht zu absorbieren und die dadurch aufgenommene Energie entlang der Kette weiterzuleiten", so der Chemiker Rainer Dobrawa, der im Team von Würthner arbeitet. "Wenn das Vorhaben in der Praxis funktioniert, könnten die Farbstoffketten zum Beispiel so angeordnet werden, dass sie die gesammelte Lichtenergie auf einen Punkt bündeln", erklärt der Experte.

Das Prinzip eines "Lichtkollektors" kommt in der Natur in jeder Pflanze und in Bakterien vor. "Komplizierte Farbstoffgebilde sorgen dafür, dass bei der Photosynthese Sonnenenergie aufgenommen, weitergeleitet und schließlich in chemische Energie umgewandelt wird", führt der Wissenschaftler aus. Auch diese natürlich vorkommenden Farbstoffe lagern sich von alleine zusammen. In der Wissenschaft wird dies Selbstorganisationsprozess genannt. Würthner und sein Team wollen diese Vorgänge auf synthetisch hergestellte Farbstoffe, so genannte Perylenfarbstoffe, übertragen. Perylenfarbstoffe zeichnen sich durch brillante Farben aus, die sehr lichtecht sind und intensiv fluoreszieren. In der Industrie werden solche Farben in Autolacken verwendet. Die verschiedenen Farben der Perylenfarbstoffe werden nur durch kleine Unterschiede in der chemischen Struktur verursacht.