Stricker Group
Photoresponsive adaptive Moleküle und Materialien
Im CNIT Lab (Chemistry-driven Non-orthogonal Interactions in Tunable Materials) am ISTA untersuchen wir, wie molekulare Strukturen und chemische Reaktivität genutzt werden können, um Materialien zu entwickeln, die reagieren, sich anpassen und sich weiterentwickeln. Unsere Forschung bewegt sich an der Schnittstelle zwischen organischer Chemie und Materialwissenschaften und übersetzt Prozesse von Molekülen zur makroskopischer Funktion. Indem wir Moleküldesign, -Ordnung und Reaktionsfähigkeit auf externe Signale kombinieren, wollen wir adaptive Systeme entwickeln, in denen chemische Reaktivität, molekulare Ordnung und Materialgeometrie chemisch miteinander verstrickt sind, um ein vorhersagbares, koordiniertes Verhalten über molekulare, mesoskalige und makroskopische Längenskalen hinweg zu erzeugen.
Unser Ansatz beginnt mit einem tiefen mechanistischen Verständnis davon, wie die chemische Struktur die Reaktion auf externe Signale kontrolliert. Durch Methoden der synthetischen und physikalischen organischen Chemie (kinetische Analyse, Struktur-Eigenschafts-Korrelationen und mechanistische Untersuchungen) untersuchen wir, wie die Struktur dynamische Veränderungen der physikalischen und chemischen Eigenschaften unter äußeren Reizen steuert. Sichtbares Licht als Kontrollelement für molekulare Schalter ist von besonderem Interesse, da es milde Bedingungen ermöglicht und eine präzise räumlich-zeitliche Kontrolle erlaubt.
Auf der Grundlage dieser mechanistischen Erkenntnisse verwenden wir synthetische Chemie, um stimuli-responsive Moleküle in organisierte molekulare Anordnungen und polymere Gerüste einzubetten. Indem wir die Interaktion, Anordnung und Umwandlung von Molekülen steuern, übersetzen wir die Reaktivität von molekularer Ebene in kollektive Materialreaktionen wie Phasenübergänge, mechanische Eigenschaftsänderungen und dynamische Neukonfigurationen. Dieser Bottom-up-Ansatz ermöglicht es uns, Funktionen durch chemische Strukturen zu programmieren und so durch bestimmte chemische und physikalische Auslöser abstimmbare, reversible Veränderungen der Materialeigenschaften zu erzielen.
Indem wir Struktur, Geometrie und Signalantwort über mehrere Längenskalen hinweg orchestrieren, wollen wir schließlich emergente Verhaltensweisen (Gedächtnis, Anpassung, Training) progammieren, die nicht durch externe Steuerung, sondern durch das intrinsische chemische Design des Systems selbst entstehen. Mit dieser „Chemistry-First”-Strategie möchte das CNIT Lab herausfinden, wie chemische Prinzipien auf molekularer Ebene skaliert werden können, um funktionale Materie zu schaffen.
Laufende Projekte
Von mechanistischen Erkenntnissen zu molekularen Funktionen
Molekulare Schalter und Motoren können in mehreren metastabilen Zuständen existieren, die jeweils unterschiedlichen strukturellen Konfigurationen entsprechen. Indem wir verstehen, wie molekulares Design die relative Stabilität dieser Zustände und die Kinetik ihrer Umwandlung steuert, lassen sich Systeme entwickeln, deren physikalische oder chemische Eigenschaften gezielt, reversibel und fein abstimmbar verändert werden können. Mit den Werkzeugen der synthetischen und physikalischen organischen Chemie entwerfen wir neue und untersuchen bestehende molekulare Schalter und Motoren. Damit wollen wir aufklären, wie strukturelle Merkmale, Substitutionsmuster und Umweltfaktoren ihre Energielandschaften beeinflussen. Dadurch, dass wir feststellen, wie diese Parameter Aktivierungsbarrieren und Zustandslebensdauern bestimmen, entwickeln wir Strategien zur präzisen Steuerung molekularer Bewegungen und Funktionen.
Von Molekülen zu funktionalen Materialien
Um molekulares Schaltverhalten in makroskopische Materialfunktionen zu übersetzen, ist es erforderlich, zu kontrollieren, wie reaktionsfähige Moleküle innerhalb größerer Architekturen organisiert sind und miteinander interagieren. Indem wir foto- und chemoreaktive Motive in makroskopische Architekturen einbetten, untersuchen wir, wie molekulare Transformationen kollektive Veränderungen der Materialeigenschaften bewirken können. Mittels synthetischer Kontrolle über die molekulare Ordnung, der Polymerarchitektur und der mechanischen Eigenschaften steuern wir, wie sich lokale strukturelle Umordnungen durch das Material ausbreiten, um Phasenübergänge, mechanische Verformungen oder Farbveränderungen zu erzeugen. Dieser chemisch fundierte Designansatz ermöglicht es uns, adaptive Materialien zu entwickeln, deren makroskopische Reaktionen direkt aus ihren molekularen Komponenten hervorgehen.
Publikationen
Publikationen: Friedrich Stricker
Karriere
Ab 2026 Assistant Professor, Institute of Science and Technology Austria (ISTA)
2025 – 2026 Walter Benjamin Return Fellow, Max Planck Institute of Colloids and Interfaces, Potsdam, Deutschland
2022 – 2025 Walter Benjamin Fellow, School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University, Cambridge, Massachusetts, USA
2022 PhD, Department of Chemistry and Biochemistry, University of California, Santa Barbara, USA
