Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Essbare Gasspeicher

10.09.2010
Poröses metall-organisches Gerüst aus lebensmitteltauglichen Naturprodukten

Ein Löffel Zucker, eine Prise Salz und ein Schluck Alkohol – das sind die Zutaten, aus denen Wissenschaftler eine neue Klasse robuster nanoporöser metall-organischer Gerüste herstellen.

Allerdings ist der Zucker kein Haushaltszucker sondern γ-Cyclodextrin, das aus dem nachwachsenden Rohstoff Maisstärke gewonnen wird. Wie J. Fraser Stoddart und ein Team aus Wissenschaftlern von der Northwestern University in Evanston (IL, USA), der University of California in Los Angeles (USA) sowie der University of St. Andrews (Großbritannien) in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, könnte dieses einfache Rezept der Auftakt für eine neue Klasse biokompatibler poröser Kristalle aus erneuerbaren natürlichen Rohstoffen sein.

Metall-organische Gerüste (engl. metal-organic frameworks, MOF) sind wohlgeordnete, gitterartige Kristalle. Die „Knotenpunkte“ der Gerüste bilden Komplexe von Übergangsmetallen (wie Kupfer, Zink, Nickel oder Cobalt), organischen Moleküle stellen die Verbindungsstücke zwischen den Knoten. In ihren Poren können MOFs Gase speichern, beispielsweise Wasserstoff oder Kohlendioxid. Außerdem können sie zur Stofftrennung, als Katalysatoren und zum gezielten Transport von Pharmaka im Organismus eingesetzt werden. Die meisten der bisher hergestellen MOFs bestehen aus Bausteinen auf petrochmischer Basis. Stoddart und sein Team stellten sich jetzt der Herausforderung, MOFs aus Naturprodukten aufzubauen. „Das Problem: natürliche Bausteine sind im allgemeinen nicht symmetrisch“, so Stoddart, „diese Mangel an Symmetrie scheint eine Kristallisation zu hochgeordneten poröser Gerüste zu verhindern.“

γ-Cyclodextrin hieß die Lösung für dieses Problem: Es besteht aus acht asymmetrischen Glucose-Gruppen, die in zu einem Ring verknüpft sind, der symmetrisch ist. In vielen Ländern (z.B. USA, Japan) sind Cyclodextrine als Lebensmittelzusatzstoffe zugelassen. Zweite Zutat ist ein Alkalimetall-Salz. Unter den geeigneten Kandidaten finden sich auch gewöhnliches Speisesalz (Natriumchlorid), der gängige Salzersatz Kaliumchlorid oder Kaliumbenzoat, ein zugelassenes Konservierungsmittel. Die Zutaten werden in Wasser gelöst und dann per Dampfdiffusion mit einem Alkohol kristallisiert. Hier kann man problemlos ein handelsübliches Getränk, etwa Korn, verwenden. „Die Zutaten sind also alles Substanzen, die man kostengünstig in hoher Qualität und für Lebensmittelanwendungen geeigneter Reinheit erhalten kann“, so Stoddart.

Die entstehenden Kristalle bestehen aus Würfeln aus sechs γ-Cyclodextrin-Molekülen, die dreidimensional über Kaliumionen verknüpft sind. Diese Würfel sind genau so angeordnet, dass sie ein poröses Gerüst mit offen zugänglichen Poren bilden. „Eine solche Anordnung war bisher unbekannt,“ sagt Stoddart. „Das Porenvolumen macht 54% des Festkörpers aus.“ Besonders untypisch für poröse Materialien: Beim Auflösen in Wasser dissoziiert das Gerüst einfach wieder in seine Bestandteile, die sich dann wieder mit Alkohol kristallisieren lassen. Stoddart: „Auf diese Weise lässt sich ein beschädigtes Gerüst einfach recyceln oder regenerieren.“

Angewandte Chemie: Presseinfo 29/2010

Autor: J. Fraser Stoddart, Northwestern University, Evanston (USA), http://stoddart.northwestern.edu/

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201002343

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany

Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de

Dr. Renate Hoer | GDCh
Weitere Informationen:
http://stoddart.northwestern.edu/
http://dx.doi.org/10.1002/ange.201002343
http://presse.angewandte.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht In Hochleistungs-Mais sind mehr Gene aktiv
19.01.2018 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Warum es für Pflanzen gut sein kann auf Sex zu verzichten
19.01.2018 | Universität Wien

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: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit dem Betriebsrat von RWG Sozialplan - Zukunftsorientierter Dialog führt zur Einigkeit

19.01.2018 | Unternehmensmeldung

Open Science auf offener See

19.01.2018 | Geowissenschaften

Original bleibt Original - Neues Produktschutzverfahren für KFZ-Kennzeichenschilder

19.01.2018 | Informationstechnologie