Grafen är ett kolmaterial som bildar extremt tunna lager. På grund av dess ovanliga egenskaper är den intressant för många tekniska tillämpningar. Det gäller även polycykliska aromatiska kolväten (PAH), som kan betraktas som utskärningar av grafen. De anses vara lovande material för organiska solceller eller för fälteffekttransistorer.

Stora enskiktiga PAH-molekyler - ofta kallade nanografener - är väl undersökta. Däremot är lite känt om PAH arrangerade i kolumnära flerskiktsstaplar.

Inriktning på nanografener i flera lager

Nu öppnar sig ett nytt tillvägagångssätt för dessa material:forskare från Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) i Bayern, Tyskland, presenterar en sofistikerad metod för att designa exakt definierade, flerskiktiga nanografener i tidskriften Nature Chemistry .

"I vårt labb har vi syntetiserat en skräddarsydd nanografen som är utrustad med två håligheter på båda sidor om sin plana kärna", säger professor Frank Würthner, chef för JMU Center for Nanosystems Chemistry. Kaviteterna bildas genom att skrymmande substituenter fästs. Som ett resultat kan nanografenet hålla maximalt två mindre PAH på dess över- och undersida.

I sina experiment observerade Würzburg-kemisterna att nanografenet bildade två- och trelagers PAH-komplex i lösning. Dessutom kunde teamet isolera par av dessa komplex som fasta ämnen, det vill säga som fyra- och sexlagers PAH, såväl som andra flerskiktsföreningar.

De strukturella detaljerna för dessa produkter bekräftades av kristallografen Dr. Kazutaka Shoyama; Doktoranderna Magnus Mahl och M.A. Niyas genomförde syntesen, supramolekylära bindningsstudier och kvantkemiska beräkningar.

Möjlig användning i solceller

"Vårt koncept för att organisera flerlagers nanografener bör vara tillämpligt på design av funktionella organiska material", förklarar professor Würthner. Han säger att strategin att använda flerskiktiga nanografener för generering av laddningsbärare i solceller är lovande. + Utforska vidare

En mall för snabb syntes av nanografener