Lead
Desoxyribonukleinsäure (DNA) dient als molekulares Gerüst für die Herstellung von Strukturen im Nanometerbereich. Die starre Struktur der Doppelhelix erlaubt es, funktionelle Moleküle in präzis definierter Geometrie anzuordnen. Im vorliegenden Projekt werden einerseits DNA-basierte Farbstoff-Aggregate hergestellt und untersucht. Andererseits dient die DNA Doppelhelix als Leitmotiv für die Herstellung von 1- und 2-dimensionalen Polymeren. Die Bausteine dieser Polymere sind, wie in der DNA, über anionische Phosphodiester-Brücken verknüpft. Die Kombination von negativer Ladung und aromatischen Chromophoren gewährleistet einerseits eine gute Löslichkeit in Wasser und erlaubt gleichzeitig die effiziente Bildung von Aggregaten durch aromatische Molekülstapelung.

Lay summary

Hintergrund: Die präzise Anordnung von Einzelmolekülen zu einem grösseren Verbund wird aufgrund der vorgegebenen molekularen Struktur der DNA-Doppelhelix ermöglicht. Dadurch lassen sich die Eigenschaften von Multi-Chromophoren studieren, die auf andere Weise nur schwer oder gar nicht zugänglich sind. Auf diese Weise gewonnene Erkenntnisse werden in einem weiteren Schritt dazu verwendet, entsprechende Chromophor-Aggregate ohne DNA-Gerüst herzustellen. Insbesondere lassen sich so Polymere mit speziellen optischen und elektronischen Eigenschaften synthetisieren.

Ziele: Basierend auf den Erkenntnissen, die wir mit der Untersuchung von DNA-Farbstoff-Konjugaten gewonnen haben, werden 1- und 2-dimensionale Polymere mit speziellen strukturellen und elektronischen Eigenschaften hergestellt. Von besonderer Bedeutung sind hierbei Polymere mit lichtsammelnden Eigenschaften.

Bedeutung: Die Verwendung der DNA als intelligentem, molekularen Baugerüst erlaubt die präzise Anordnung von funktionellen Molekülen und kann dadurch Zugang zu neuartigen Materialien mit speziellen elektronischen und physikalischen Eigenschaften verschaffen. Solche Materialien können in der Zukunft zur Energiegewinnung eingesetzt werden, z.B.  in Form von lichtsammelnden Komplexen. Andererseits können sie auch Verwendung finden in optischen Geräten, in Photozellen oder in diagnostischen Hilfsmitteln zur frühen Erkennung von Infektions- oder Erbkrankheiten.