Metallomesogene: Metallkomplexe in geordneten fluiden Phasen

Metallomesogene sind Metallkomplexe mit organischen Liganden, die Mesophasen bilden, d.h. flüssigkristallin vorliegen können. Sie vereinen die Vielfalt der Koordinationschemie von Metallen mit den außergewöhnlichen physikalischen Eigenschaften von Flüssigkristallen. Thermotrope Metallomesogene wurden bereits mit einer Vielzahl von Metallen, darunter s‐, p‐, d‐ und sogar f‐Block‐Elemente, hergestellt. Man kennt sowohl stäbchenförmige (calamitische) als auch scheibenförmige (discotische) thermotrope Metallomesogene, die alle wichtigen Typen von Mesophasen durchlaufen können. Das Spektrum der Liganden erstreckt sich von einzähnigen (4‐substituierte Pyridine) über zweizähnige (β‐Diketonate, Dithiolene Die eingeführten Begriffe „Dithiolene”︁ und „Dithiolenkomplexe”︁ werden hier als Trivialnamen behandelt. Korrekt sind diese Verbindungen als „Endithiole”︁ bzw. „Endithiolato‐Komplexe”︁ zu bezeichnen. , Carboxylate, cyclometallierte aromatische Amine) bis zu mehrzähnigen Liganden (Phthalocyanine, Porphyrine). Wie auch bei rein organischen Mesogenen spielen die Molekülform und die intermolekularen Kräfte eine wichtige Rolle, d. h. die Liganden sind bei der Festlegung des Charakters der Mesophase von großer Bedeutung. Die Hauptforderung an ein Metallomesogen ist ein starres, gewöhnlich ungesättigtes Zentrum. Es kann stäbchen‐ oder scheibenförmig sein und trägt mehrere lange Kohlenwasserstoffketten. Das Metallatom befindet sich üblicherweise im oder nahe am Molekülschwerpunkt. In einigen Fällen sind die Liganden selbst mesogen; dies ist allerdings keine notwendige Voraussetzung. Ein oder mehrere Metalle als Bestandteile mesogener Einheiten eröffnen viele Möglichkeiten: neue Molekülformen, die mit organischen Verbindungen nur schwer realisiert werden können, sind nun zugänglich und lassen neue Eigenschaften erwarten. Der Einbau von d‐Block‐Metallen bringt Merkmale wie Farbe und Paramagnetismus hervor. Die hohe polarisierbare lokale Elektronendichte jedes Metallatoms hat tiefgreifende physikalische Auswirkungen, da die Polarisierbarkeit eines Moleküls großen Einfluß darauf hat, ob es mesogen ist. Andere physikalische Eigenschaften werden verstärkt (z. B. hohe Doppelbrechung), neue und unerwartete Eigenschaften können auftreten. Damit Metallomesogene Anwendungen in neuen Technologien finden können, müssen starke und chemisch inerte Metall‐Ligand‐Bindungen, d. h. stabile Komplexe, vorliegen. Dies läßt sich beispielsweise mit Chelatliganden und 5d‐Metallen erreichen. Mate