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 Aufschlussreiche Partikeltrennungen
20.07.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht Bildgebung von entstehendem Narbengewebe
20.07.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Im Focus: Das Proton präzise gewogen

Wie schwer ist ein Proton? Auf dem Weg zur möglichst exakten Kenntnis dieser fundamentalen Konstanten ist jetzt Wissenschaftlern aus Deutschland und Japan ein wichtiger Schritt gelungen. Mit Präzisionsmessungen an einem einzelnen Proton konnten sie nicht nur die Genauigkeit um einen Faktor drei verbessern, sondern auch den bisherigen Wert korrigieren.

Die Masse eines einzelnen Protons noch genauer zu bestimmen – das machen die Physiker um Klaus Blaum und Sven Sturm vom Max-Planck-Institut für Kernphysik in...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

Technologietag der Fraunhofer-Allianz Big Data: Know-how für die Industrie 4.0

18.07.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - September 2017

17.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

1,4 Millionen Euro für Forschungsprojekte im Industrie 4.0-Kontext

20.07.2017 | Förderungen Preise

Von photonischen Nanoantennen zu besseren Spielekonsolen

20.07.2017 | Physik Astronomie

Bildgebung von entstehendem Narbengewebe

20.07.2017 | Biowissenschaften Chemie