Übertragung und Amplifikation von Informationen und Eigenschaften in nanostrukturierten Flüssigkristallen

In den letzten Jahren hat sich das Design der chemischen Strukturen flüssigkristalliner Materialien stark und in vielen Fällen sogar radikal verändert. Seit Reinitzers Tagen wurden Flüssigkristalle entweder als stab‐ oder als scheibenförmig klassifiziert; Kombinationen davon führten zu phasmidischen Flüssigkristallen. Die Entdeckung, dass Materialien mit gebogenen Molekülstrukturen eine völlig neue Familie von Mesophasen bilden, hat den Fokus auf Substanzen mit einer großen Variationsbreite an Molekültopologien gerichtet: von Pyramiden zu Kreuzen und dendritischen Molekülen. Die Molekülstrukuren supermolekularer Materialien können durch Konformationsänderungen verformt werden können, was zu einer Stabilisierung der Mesophase führen kann, und Substanzen, die selbst nicht mesogen sind, können mesogene supramolekulare Komplexe bilden. Die Bildung von Mesophasen ist ein Prozess der Selbstorganisation, der bei supramolekularen Systemen auf zwei Ebenen stattfindet. In der englischen Fassung wird der Begriff “self‐assembly” (ins Deutsche ungefähr übersetzbar mit “Assoziation”) für den Aufbau supramolekularer Strukturen durch intermolekulare Wechselwirkungen verschiedener Art, z. B. Wasserstoffbrücken, verwendet. Der Begriff “self‐organization” (Selbstorganisation) dagegen bezieht sich in der englischen Fassung ausschließlich auf die unspezifischen Wechselwirkungen, die mit der Bildung von flüssigkristallinen Phasen aus mesogenen Einheiten (molekular, supramolekular oder supermolekular) verknüpft sind. In der deutschen Fassung wird der Begriff “Selbstorganisation” jedoch zur Beschreibung beider Prozesse verwendet. In diesem Aufsatz wird gezeigt, dass 1) verformbare Molekülstrukturen und ‐topologien supermolekularer und selbstorganisierter supramolekularer Systeme, 2) Erkennungsprozesse an Grenzflächen von Superstrukturen und 3) die Übertragung und Amplifikation dieser Strukturen zur Bildung ungewöhnlicher Mesophasen führen können, die mit der konventionellen Kontinuumstheorie nicht ausreichend beschrieben werden können.