Das Einstein-Problem, das seit Jahrzehnten Mathematiker und Physiker gleichermassen fasziniert, beschäftigt sich mit der Frage, ob eine einzelne Kachel existiert, die eine Fläche ohne Wiederholung lückenlos ausfüllen kann. Während 2022 erstmals eine mathematische Lösung für dieses Problem präsentiert wurde, hat ein Forschungsteam der Empa nun einen entscheidenden Durchbruch auf molekularer Ebene erzielt: Ein Molekül, das sich zu aperiodischen Strukturen anordnet.
Materialwissenschaft auf neuem Terrain
Die neuen, nicht-periodischen Muster, die sich durch diese Moleküle auf Oberflächen bilden, könnten völlig neue physikalische und chemische Eigenschaften aufweisen. Solche Strukturen sind in der Natur extrem selten und eröffnen potenziell innovative Anwendungsmöglichkeiten, insbesondere in der Oberflächenchemie, Halbleitertechnologie und Materialforschung.
Anwendungsbereiche und Potenzial
Das Konzept der aperiodischen Ordnung auf molekularer Ebene könnte:
- Neue funktionale Materialien ermöglichen, die sich durch massgeschneiderte optische oder elektronische Eigenschaften auszeichnen.
- Fortschritte in der Nanotechnologie bieten, indem sie die Präzision und Kontrolle über die Anordnung von Molekülen verbessern.
- Verbesserte Katalysatoren und Sensoren entwickeln, die auf Grundlage einzigartiger struktureller Eigenschaften effizienter arbeiten.
Zukunftsperspektiven in der Forschung
Die Entdeckung der Empa legt den Grundstein für weiterführende Untersuchungen, um herauszufinden, wie diese aperiodischen Strukturen in technologischen Anwendungen genutzt werden können. Langfristig könnten diese molekularen Muster zu neuen Entwicklungen in der Festkörperphysik und Quantenmaterialien beitragen.
Die Forschung zeigt einmal mehr, wie chemische und mathematische Prinzipien zusammenwirken, um innovative Lösungen für Herausforderungen in der Materialwissenschaft zu entwickeln.
