Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sieb filtert Nanopartikel und absorbiert Sonnenenergie

26.11.2012
Forscherinnen und Forscher der Helmholtz-Hochschul-Nachwuchsgruppe in Kiel und Geesthacht veröffentlichen neue Studie
Eine Membran aus Kunststoff-Fäden und Eiweißen ergibt einen neuartigen Filter für mikroskopisch kleine, im Wasser verteilte Teilchen. In dem Cover-Artikel der aktuellen Ausgabe (21.11.2012) der Fachzeitschrift Advanced Functional Materials berichten Professor Mady Elbahri und sein Team vom Institut für Materialwissenschaft der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) und dem Institut für Polymerforschung am Helmholtz-Zentrum Geesthacht über ihr Sieb für Nanopartikel.

Nanofluid ist Wasser, in dem sich metallene Nanopartikel befinden, die allerdings nicht durch herkömmliche makroporöse Polymer-Membranen herausgefiltert werden können. Denn die Metallpartikel sind 1000-fach dünner als ein menschliches Haar und damit viel zu klein für die drei bis vier Mikrometer großen Öffnungen zwischen den Fäden der Membran. Noch dazu würden kleinere Öffnungen schnell verstopfen. Druck wäre nötig, um die Lösung zu filtern.

Diese Hindernisse umgehen Elbahri und sein Team, indem sie einfache Proteine auf den Fäden der Membran ansiedeln. Eine geniales Prinzip: „Wir haben herausgefunden, dass dieses konventionelle Protein durch Wasser aktiviert wird: Es schaltet seine metallbindende Eigenschaft ein, und das Metall wird vom Protein zurückgehalten“, erklärt Elbahri. „Das ist ein Durchbruch“, ergänzt Dr. Shahin Homaeigohar, Mitautor der Forschungspublikation. „Das gleiche Prinzip, mit dem wir Metallpartikel einfangen können, erlaubt uns im nächsten Schritt, Biomoleküle und winzige Organismen auszusieben.“

Von Filtration zur Solarthermie
Filtert das Nanosieb Metallpartikel wie Gold aus der Flüssigkeit, ergibt sich eine weitere Anwendung. Denn mit keiner anderen Methode gelang es bisher, eine so gleichmäßige Verteilung von Metallpartikeln zu erreichen. „Das war unerwartet“, so Elbahri. „Im trockenen Zustand nimmt die Membran sogar die Farbe des Metalls, in diesem Fall das Rot des Goldes, an.“ Wird das Nanosieb mit den gefilterten Partikeln feucht, wird es jedoch schwarz. „Es funktioniert dann als sogenannter ‚black absorber’, wobei das Wasser als Speicher für die absorbierte Solarenergie eingesetzt werden kann.“ Elbahri ergänzt: „Damit schlägt unsere Forschungsgruppe ‚Nanochemistry and Nanoengineering’ Brücken zwischen verschiedenen Disziplinen wie Chemie, Physik, Biowissenschaften und Materialwissenschaften, ein erster Schritt Richtung Intradisziplinarität der Nanowissenschaft.“

Anwendung als Nano- und Biofilter
Die Erfindung wird es künftig ermöglichen, winzige Teilchen, Organismen oder Viren aus Wasser herauszufiltern. Die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben ihre Entwicklung, ein Bio-Nano-Komposit, bereits in Europa patentieren lassen. Ein weiteres Patent für die USA wurde gerade eingereicht. Neben der Einsatzmöglichkeit als Wasserfilter und als Absorber für Sonnenenergie hat das Bio-Nano-Komposit außerdem großes Potenzial im Bereich der Katalyse. „Mit unserem Nanosieb haben wir ein neues funktionales Material hergestellt, das Effizienz in vielen Bereichen verspricht und noch dazu kostengünstig produziert werden kann“, sagt Elbahri.

Originalartikel:
“Smart Metal-Polymer Bionanocomposites as Omnidirectional Plasmonic Black Absorber by Nanofluid Filtration“; Mady Elbahri, Shahin Homaeigohar, Ramzy Abdelaziz, Tianhe Dai, Rania Khalil, Ahnaf Usman Zillohu. DOI: 10.1002/adfm.201200768, Advanced Functional Materials, 22, 4771, 2012

Bilder stehen zum Download bereit:
http://www.uni-kiel.de/download/pm/2012/2012-348-1.jpg
Bildunterschrift: Nanoforscher Mady Elbahri und sein Team können Nanopartikel aus Flüssigkeiten herausfiltern.
Copyright: CAU, Foto: Claudia Eulitz

http://www.uni-kiel.de/download/pm/2012/2012-348-2.jpg
Bildunterschrift: Links zu sehen ist das Nanofluid mit Goldpartikeln, rechts die gefilterte Lösung. Alle Metallpartikel sind herausgefiltert.
Copyright: CAU, Foto: Claudia Eulitz

http://www.uni-kiel.de/download/pm/2012/2012-348-3.jpg
Bildunterschrift: Die Helmholtz-Hochschul-Nachwuchsgruppe hat eine Membran entwickelt, mit der auch kleine Organismen oder Viren aus Wasser gefiltert werden können. Von links: Ahnaf Usman Zillohu, Ramzy Abdelaziz, Dr. Shahin Hamaeigohar und Professor Mady Elbahri.
Copyright: CAU, Foto: Claudia Eulitz

Kontakt:
Prof. Dr. Mady Elbahri
Telefon: 0431/880-6230
E-Mail: me@tf.uni-kiel.de
E-Mail: Mady.Elbahri@hzg.de

Dr. Boris Pawlowski | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-kiel.de
http://www.uni-kiel.de/aktuell/pm/2012/2012-348-nanosieb.shtml

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Europaweit einzigartige Faserpilotanlage geplant
29.09.2016 | Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC

nachricht Forschern gelingt Umformung von Hybridrohren aus Aluminium und Stahl
27.09.2016 | IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Experimentalphysik - Protonenstrahlung nach explosiver Vorarbeit

LMU-Physiker haben mit Nanopartikeln und Laserlicht Protonenstrahlung produziert. Sie könnte künftig neue Wege in der Strahlungsmedizin eröffnen und bei der Tumorbekämpfung helfen.

Stark gebündeltes Licht entwickelt eine enorme Kraft. Ein Team um Professor Jörg Schreiber vom Lehrstuhl für Experimentalphysik - Medizinische Physik der LMU...

Im Focus: Der perfekte Sonnensturm

Ein geomagnetischer Sturm hat sich als Glücksfall für die Wissenschaft erwiesen. Jahrzehnte rätselte die Forschung, wie hoch energetische Partikel, die auf die Magnetosphäre der Erde treffen, wieder verschwinden. Jetzt hat Yuri Shprits vom Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ und der Universität Potsdam mit einem internationalen Team eine Erklärung gefunden: Entscheidend für den Verlust an Teilchen ist, wie schnell die Partikel sind. Shprits: „Das hilft uns auch, Prozesse auf der Sonne, auf anderen Planeten und sogar in fernen Galaxien zu verstehen.“ Er fügt hinzu: „Die Studie wird uns überdies helfen, das ‚Weltraumwetter‘ besser vorherzusagen und damit wertvolle Satelliten zu schützen.“

Ein geomagnetischer Sturm am 17. Januar 2013 hat sich als Glücksfall für die Wissenschaft erwiesen. Der Sonnensturm ermöglichte einzigartige Beobachtungen, die...

Im Focus: New welding process joins dissimilar sheets better

Friction stir welding is a still-young and thus often unfamiliar pressure welding process for joining flat components and semi-finished components made of light metals.
Scientists at the University of Stuttgart have now developed two new process variants that will considerably expand the areas of application for friction stir welding.
Technologie-Lizenz-Büro (TLB) GmbH supports the University of Stuttgart in patenting and marketing its innovations.

Friction stir welding is a still-young and thus often unfamiliar pressure welding process for joining flat components and semi-finished components made of...

Im Focus: Neuer Schalter entscheidet zwischen Reparatur und Zelltod

Eine der wichtigsten Entscheidungen, die eine Zelle zu treffen hat, ist eine Frage von Leben und Tod: kann ein Schaden repariert werden oder ist es sinnvoller zellulären Selbstmord zu begehen um weitere Schädigung zu verhindern? In einer Kaskade eines bisher wenig verstandenen Signalweges konnten Forscher des Exzellenzclusters für Alternsforschung CECAD an der Universität zu Köln ein Protein identifizieren (UFD-2), das eine Schlüsselrolle in dem Prozess einnimmt. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Structural & Molecular Biology veröffentlicht.

Die genetische Information einer jeden Zelle liegt in ihrer Sequenz der DNA-Doppelhelix. Doppelstrangbrüche der DNA, die durch Strahlung hervorgerufen werden...

Im Focus: Forscher entwickeln quantenphotonischen Schaltkreis mit elektrischer Lichtquelle

Optische Quantenrechner könnten die Computertechnologie revolutionieren. Forschern um Wolfram Pernice von der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster sowie Ralph Krupke, Manfred Kappes und Carsten Rockstuhl vom Karlsruher Institut für Technologie ist es nun gelungen, einen quantenoptischen Versuchsaufbau auf einem Chip zu platzieren. Damit haben sie eine Voraussetzung erfüllt, um photonische Schaltkreise für optische Quantencomputer nutzbar machen zu können.

Ob für eine abhörsichere Datenverschlüsselung, die ultraschnelle Berechnung riesiger Datenmengen oder die sogenannte Quantensimulation, mit der hochkomplexe...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Das Heidelberg Laureate Forum: Eine Veranstaltung mit Zukunft

29.09.2016 | Veranstaltungen

Wissenschaftsjahr Meere und Ozeane - Oktober 2016

29.09.2016 | Veranstaltungen

EEHE 2017 – Strom statt Benzin. Experten diskutieren die Umsetzung neuester Fahrzeugkonzepte. Call vor Papers endet am 31.10.2016!

28.09.2016 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Schwerste Atome im Rampenlicht

29.09.2016 | Physik Astronomie

Zelluläres Kräftemessen

29.09.2016 | Interdisziplinäre Forschung

K 2016: Von OLED-Verkapselung bis Plagiatschutz

29.09.2016 | Messenachrichten