Florian Glöcklhofer sucht nach neuen Methoden, mit denen sich bereits bekannte chemische Verbindungen zu neuartigen Molekülen verbinden lassen. Diese sollen dann verschiedene, wünschenswerte Eigenschaften aufweisen, wie beispielsweise guten Ladungstransport oder die Fähigkeit, elektrischen Strom zu speichern. Für dieses Vorhaben wird er mit einem ERC Starting Grant gefördert. Dieser ist mit 1,5 Millionen Euro dotiert und zählt damit zu den höchstdotierten und prestigeträchtigsten Förderungen in der europäischen Forschungslandschaft. Die ERC Starting Grants richten sich an exzellente Nachwuchsforschende und werden vom European Research Council vergeben. Die Forschungsarbeiten werden ab November am TU Wien-Institut für Angewandte Synthesechemie durchgeführt werden.

Von einer zu drei Dimensionen

Im Zentrum von INTERCHAIN stehen konjugierte Polymere, also Kunststoffe, bei denen sich einfach und doppelt gebundene Kohlenstoffatome entlang der Kette abwechseln. Dies ist auch bei aromatischen, ringförmigen Verbindungen der Fall, die aufgrund der delokalisierten Elektronen gute Ladungstransporteigenschaften aufweisen können. Während die Beweglichkeit der Elektronen bei Polymerketten auf eine Dimension beschränkt ist, können sich die negativ geladenen Teilchen in aromatischen Verbindungen bereits in zwei Dimensionen bewegen.

Nun haben Forschende herausgefunden, wie sich Elektronen sogar in drei Dimensionen in organischen Molekülen bewegen können. Um dies zu ermöglichen findet eine weitere Molekülklasse Einsatz, die der antiaromatischen Verbindungen. Diese Moleküle sind zwar ebenfalls ringförmig aufgebaut, allerdings reaktiver als aromatische Verbindungen und entsprechend instabiler. Stapelt man diese übereinander, lassen sich dreidimensionale aromatische Systeme schaffen, die ähnliche Eigenschaften wie aromatische Moleküle aufweisen. „Die Instabilität der eingesetzten antiaromatischen Moleküle stellt für potenzielle Anwendungen aber ein Problem dar, weshalb sogenannte konjugierte Makrocyclen in den Fokus der Aufmerksamkeit gerückt sind“, berichtet Florian Glöcklhofer. Konjugierte Makrocyclen sind ebenfalls ringförmig, jedoch größer als gewöhnliche aromatische oder antiaromatische Verbindungen. „Besonders spannend ist an diesen Molekülen, dass sie meist stabiler sind als antiaromatische Moleküle und sie dennoch die Voraussetzungen erfüllen können, um dreidimensionale aromatische Systeme auszubilden“, so Glöcklhofer.

Neue Molekülklassen rücken in den Fokus

Während bereits gezeigt wurde, dass übereinandergestapelte antiaromatische Verbindungen zu einem dreidimensionalen aromatischen System werden können, steckt die Forschung zu konjugierten Makrocyclen in dieser Hinsicht noch in den Kinderschuhen. So möchte Florian Glöcklhofer nicht nur ein besseres Verständnis dreidimensionaler aromatischer Systeme erlangen, sondern auch neue Konzepte entwickeln, mit denen sich solche Systeme für elektronische Anwendungen nutzen lassen. Neben konjugierten Makrocyclen werden insbesondere auch die Potenziale Makrocyclen-basierter konjugierter Polymere für dreidimensionale aromatische Strukturen im Rahmen von INTERCHAIN untersucht werden.

„Die Förderung über fünf Jahre erlaubt es mir, den gesamten Entwicklungsprozess zu begleiten. Angefangen von der Überprüfung anfänglicher Hypothesen, bis hin zum Test erster Anwendungen“, hebt Florian Glöcklhofer den Mehrwert der ERC-Förderung hervor. Die neue Molekülklasse, so hofft man, soll eines Tages Anwendung in Batterien oder Solarzellen finden.

Florian Glöcklhofer

Florian Glöcklhofer studierte und promovierte an der TU Wien im Fach Technische Chemie. Nach seiner Promotion im Jahre 2017 arbeitete er noch ein weiteres Jahr als PostDoc an der TU Wien, bevor er mit einem Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowship und anschließend einem Erwin Schrödinger Fellowship an das Imperial College in London wechselte. 2023 kehrte Glöcklhofer schließlich ans Institut für Angewandte Synthesechemie der TU Wien zurück, wobei er weiterhin als Visiting Researcher mit dem Imperial College London assoziiert ist.  

Seine Forschung auf dem Gebiet der konjugierten organischen Verbindungen konzentriert sich auf das Design und die Synthese von zyklischen Molekülen, den sogenannten konjugierten Makrocyclen. Diese können beispielsweise für Batterieelektroden und organische Elektronik verwendet werden. Ein weiterer Fokus seiner Arbeit liegt auf der Entwicklung neuer synthetischer Ansätze für aromatische organische Verbindungen.

Rückfragehinweis

Dr. Florian Glöcklhofer
Technische Universität Wien
Institut für Angewandte Synthesechemie
florian.gloecklhofer@tuwien.ac.at

Text: Sarah Link