Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nanomotoren auf der Überholspur

17.12.2014

Von der Science Fiction auf dem Weg in die Realität: Chemisch angetriebene Mikro- und Nanomotoren

Spätestens seit dem Film „Die phantastische Reise“ von 1966, in dem ein U-Boot geschrumpft und in die Blutbahn eines Menschen injiziert wird, spukt die Idee in unseren Köpfen herum, eines Tages winzige „Mikromaschinen“ und „Nanoroboter“ filigrane „Reparaturarbeiten“ in unseren Organen oder gar einzelnen Zellen durchführen zu lassen. Inzwischen scheint dies in den Bereich des Möglichen zu rücken. Stuttgarter Wissenschaftler präsentieren in der Zeitschrift Angewandte Chemie den aktuellen Stand der Forschung auf dem Gebiet der katalytischen Mikro- und Nanomotoren.


Rein synthetische Mikro- und Nanomotoren haben meist die Form von Nanodrähten, -kugeln oder -röhren.

(c) Wiley-VCH

Damit sich die winzigen Motoren in Bewegung setzen, können sie extern angetrieben werden, etwa durch elektrische oder magnetische Felder oder Schallwellen. „Mikro- und Nanomotoren mit Selbstantrieb können autonom agieren, indem sie sich, z.B. durch katalytische Reaktionen, in Flüssigkeiten selbst antreiben“, erläutern Samuel Sánchez und seine Co-Autoren vom Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme in Stuttgart in ihrem Übersichtsartikel. „Ferngesteuerte Nanomotoren können eine Ladung zu den gewünschten Zielen transportieren, sich in Biomaterialien hineinbohren, ihre Umgebung abtasten, Flüssigkeiten vermischen oder pumpen und verunreinigtes Wasser säubern“, so Sánchez. Derzeit bestehe das wissenschaftliche Ziel darin, die beste Architektur für den Selbstantrieb zu finden, den Bewegungsmechanismus zu verstehen und eine genaue Steuerung der Bewegung zu erzielen. Zudem steht die Suche nach biokompatiblen Treibstoffen und Antriebsformen im Vordergrund.

Rein synthetische Mikro- und Nanomotoren haben meist die Form von Nanodrähten, -kugeln oder -röhren. Nanodrähte aus Kombinationen verschiedener Metalle können z.B. durch eine so genannte Selbstelektrophorese angetrieben werden, bei der sie sich als Folge einer asymmetrischen Ionenverteilung in einem selbsterzeugten elektrischen Feld fortbewegen. Interessant sind auch Nanokügelchen mit zwei unterschiedlichen Hemisphären. So kann eine Hälfte mit einem Katalysator beschichtet sein und für eine asymmetrische Verteilung von Reaktionsprodukten sorgen, die die Kügelchen vorantreibt. Düsenförmige innen mit einem Katalysator beschichtete Mikro- oder Nanoröhrchen sind besonders vielseitig und leistungsstark, wenn sie über einen Blasenantrieb verfügen: In ihrem Inneren findet eine katalytische Reaktion statt, bei der ein Gas entsteht, meist Sauerstoff, der als Blasen aus der breiteren Öffnung austritt und die Düsen antreibt. Als „Treibstoff“ dient meist Wasserstoffperoxid. In immobilisierter Form dienen die Düsen auch als Mikropumpen, etwa für mikrofluidische Diagnostik- und Analyse-Chips.

Im biomedizinischen Bereich hofft man beispielsweise auf Mikromotoren, die sich selektiv in Tumorzellen hineinbohren und diese zerstören. Selbstangetriebene Nanotransporter könnten Wirkstoffe gezielt zu erkrankten Organen transportieren. Andere potenzielle Anwendungen stammen aus dem Bereich der Umweltsanierung. „So können hydrophob beschichtete Mikromotoren Öltropfen aus kontaminiertem Wasser abfangen und abtransportieren. Andere können organische Schadstoffe in Wasser abbauen und dabei die Lösung aktiv mischen“ berichtet Sánchez.

Angewandte Chemie: Presseinfo 42/2014

Autor: Samuel Sánchez, Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme (Germany), http://www.is.mpg.de/sanchez

Permalink to the original article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201406096

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.


Dr. Renate Hoer | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zellen auf Wanderschaft: Falten in der Zellmembran liefern Material für nötige Auswölbungen
23.11.2017 | Westfälische Wilhelms-Universität Münster

nachricht Neues Verfahren zum Nachweis eines Tumormarkers in bösartigen Lymphomen
23.11.2017 | Wilhelm Sander-Stiftung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Reibungswärme treibt hydrothermale Aktivität auf Enceladus an

Computersimulation zeigt, wie der Eismond Wasser in einem porösen Gesteinskern aufheizt

Wärme aus der Reibung von Gestein, ausgelöst durch starke Gezeitenkräfte, könnte der „Motor“ für die hydrothermale Aktivität auf dem Saturnmond Enceladus sein....

Im Focus: Frictional Heat Powers Hydrothermal Activity on Enceladus

Computer simulation shows how the icy moon heats water in a porous rock core

Heat from the friction of rocks caused by tidal forces could be the “engine” for the hydrothermal activity on Saturn's moon Enceladus. This presupposes that...

Im Focus: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Kinderanästhesie aktuell: Symposium für Ärzte und Pflegekräfte

23.11.2017 | Veranstaltungen

IfBB bei 12th European Bioplastics Conference mit dabei: neue Marktzahlen, neue Forschungsthemen

22.11.2017 | Veranstaltungen

Zahnimplantate: Forschungsergebnisse und ihre Konsequenzen – 31. Kongress der DGI

22.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Latest News

Underwater acoustic localization of marine mammals and vehicles

23.11.2017 | Information Technology

Enhancing the quantum sensing capabilities of diamond

23.11.2017 | Physics and Astronomy

Meadows beat out shrubs when it comes to storing carbon

23.11.2017 | Life Sciences