Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Vergoldete Bakterien

10.10.2005


Feuchtesensor: Hybrid-Nanoelektronik aus lebenden Bakterien und Goldnanopartikeln



Lebewesen als integrale Bestandteile elektronischer Bauteile? Was sich im ersten Moment nach Science Fiction anhören mag, ist ein ernst zu nehmender Ansatz für die Nanoelektronik von morgen. Lebende Mikroorganismen könnten die hier benöigten Nanostrukturen liefern. Forscher von der University of Nebraska (Lincoln, USA) zeigten nun, dass mit Goldnanopartikeln belegte Bakterien als eine Art Feuchtesensor fungieren können.



Metallische Nanopartikel haben völlig andere elektronische Eigenschaften als größere Partikel; sie sind daher sehr interessant für die Nanoelektronik. Um Nanopartikel nutzen zu können, müssen sie auf einen geeigneten Träger aufgebracht werden. "Biologische Strukturen haben sich als vielverprechende Träger erwiesen," erklärt Ravi Saraf, "vor allem wenn es gelingt, ihre Antworten auf einen Reiz zu integrieren."

Saraf und sein Mitstreiter Vikas Berry stellten einen mit hauchfeinen Elektroden aus Gold überzogenen Chip her und gaben eine Suspension von Bacillus cereus auf. Auf einer derartigen Oberfläche lagern sich die länglichen Bakterien grundsätzlich so an, dass sie Brücken zwischen den Elektrodenpaaren bilden. Nun kommen die Nanopartikel ins Spiel: Die Forscher tunkten ihren Chip in eine Lösung von Goldnanopartikeln, die mit Polylysin, einem synthetischen Protein, beschichtet waren. Von der Bakterienoberfläche werden die winzigen Goldkügelchen stark angezogen. Diese trägt lange bürstenförmige, sehr bewegliche Kettenmoleküle, die negativ geladen sind. Wie Tentakeln umfassen sie die - durch das Polylysin positiv geladenen - Goldpartikel und halten sie fest. Am Ende des Prozesses sind die Bakterien von einer dünnen Schicht aus Goldnanopartikeln umhüllt - und immer noch am Leben.

Die Forscher legten eine Spannung von 10 V an die Elektrodenpaare auf dem Chip und maßen den Strom über die bakteriellen Brücken - fertig war der bioelektronische Feuchtesensor: Wird der Feuchtigkeitsgehalt der Umgebung von 0 auf 20 % erhöht, geht der registrierte Strom um den Faktor 40 zurück. Warum reagiert dieser Chip derart empfindlich auf Feuchteänderungen? Bei Feuchtigkeit schwillt die Bakterienmembran an. Dadurch vergrößern sich die Abstände zwischen den einzelnen angelagerten Goldnanopartikeln um etwa 0,2 nm. Das ist nicht viel, aber es reicht, um den Elektronentransport zwischen den Partikeln zu erschweren. Denn anders als bei einer "normalen" makroskopischen Goldschicht, in der die Elektronen wie in einer Leitung ungehindert "fließen" können, müssen sie hier von einem Partikel zum nächsten "hüpfen".

"Unser Feuchtesensor beweist das enorme Potenzial, das in hybriden Strukturen aus Mikroorganismen und Nanopartikeln schlummert," sagt Saraf.

Ravi F. Saraf | idw
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de
http://www.unl.edu/cmra/faculty/saraf.htm

Weitere Berichte zu: Bakterium Feuchtesensor Goldnanopartikeln Nanopartikel Partikel

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Kieselalge in der Antarktis liest je nach Umweltbedingungen verschiedene Varianten seiner Gene ab
17.01.2017 | Stiftung Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig, Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere

nachricht Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop
16.01.2017 | Ruhr-Universität Bochum

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: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Im Focus: Studying fundamental particles in materials

Laser-driving of semimetals allows creating novel quasiparticle states within condensed matter systems and switching between different states on ultrafast time scales

Studying properties of fundamental particles in condensed matter systems is a promising approach to quantum field theory. Quasiparticles offer the opportunity...

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Intelligente Haustechnik hört auf „LISTEN“

17.01.2017 | Architektur Bauwesen

Satellitengestützte Lasermesstechnik gegen den Klimawandel

17.01.2017 | Maschinenbau