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Molekulare Webkunst: Ein keltischer Knoten im Nano-Maßstab

Die Chemie meistert eine der ältesten Technologien der Menschheit: Weberei. Mit ihr erzeugt eine Arbeitsgruppe das wahrscheinlich kleinste jemals hergestellte keltische Muster.
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Eine neue Technik beim Zusammenbau komplexer molekularer Strukturen ermöglicht erstmals, Molekülstränge zu verweben – ähnlich den Fäden in Textilien. Ein Team um David A. Leigh von der University of Manchester erzeugte mit Hilfe von geladenen Eisen- und Zinkatomen ein Gitter aus sechs lang gestreckten Molekülen. Ein Metallatom an jedem der neun Kreuzungspunkte hält die Stränge zusammen. Da die Moleküle ein Zickzackmuster haben, liegt jeder Strang an seinen Kreuzungspunkten abwechselnd oben und unten, berichten sie in »Nature Chemistry«. Dadurch bilden sie ein Gewebe. Bisher lagen bei solchen molekularen Gittern je drei der Moleküle in einer Ebene, etwa wie in einem Gitter aus Zahnstochern.

Der Unterschied zeigt sich, wenn man die Enden jeweils zweier benachbarter Stränge miteinander verknüpft – was die Arbeitsgruppe um Leigh tat. Liegen die Moleküle einfach nur in verschiedenen Ebenen aufeinander, fällt das Gitter auseinander, sobald man die Metallatome entfernt. Beim Gewebe jedoch bleibt die Struktur stabil – denn die sich überkreuzenden Stränge bilden einen Knoten. Und zwar einen bekannten: Das ineinander verschlungene 3 x 3-Gitter ist unter anderem ein Grundelement keltischer Ornamente.

Hinter dem Experiment steckt mehr als bloßer Spaß am Herstellen komplizierter Moleküle. Für die Materialforschung ist es entscheidend, supramolekulare Strukturen – also solche aus mehreren Molekülen – zielgenau zusammensetzen zu können. Dabei sind Knoten und sich überkreuzende Moleküle eine besondere Herausforderung. Anders als große Objekte wie Fäden oder Stöckchen lassen sich lang gestreckte Moleküle entweder kaum verformen – oder sie bilden ungeordnete und kaum zu entwirrende Materialien.

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