Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fest oder flüssig – auf die Partikelgröße kommt es an

27.01.2015

Max-Planck-Forscher entschlüsseln wie der Phasenzustand von Aerosol-Nanopartikeln von ihrer Größe abhängt

Ob winzigste Partikel in der Luft, so genannte Aerosol-Nanopartikel, fest oder flüssig sind, ist für Atmosphären- und Klimaforscher von großer Bedeutung. Denn der Phasenzustand bestimmt mit, ob und wie schnell ein solches Teilchen zu Wolkenkondensationskernen anwachsen, auf denen Wasserdampf kondensieren kann, wodurch Wolkentropfen und Niederschlag entstehen.


Die Partikelgröße spielt für den Phasenzustand von Aerosol-Nanopartikeln eine genauso wichtige Rolle wie Zusammensetzung und Temperatur. Das verdeutlichten 2D (links) und 3D (rechts) Phasendiagramme.

Hang Su, MPI für Chemie

Bis vor kurzem jedoch klaffte eine Lücke zwischen Theorie und Praxis: Experimentelle Beobachtungen, wie die Fest-Flüssig-Phasenübergänge von atmosphärischen Aerosol-Nanopartikel ablaufen und wie die Teilchen feuchteabhängig wachsen, konnten durch theoretische Berechnungen und Modellvorhersagen nicht erklären werden.

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Chemie lösten nun dieses Rätsel. „Die Partikelgröße ist von größerer Bedeutung für die Phase, als wir bisher dachten“, sagt Yafang Cheng, Gruppenleiterin am Mainzer Institut. „Salzpartikel können beispielsweise nicht nur durch Erhöhung von Temperatur oder Feuchtigkeit, sondern auch durch die Verringerung ihrer Größe flüssig werden“, ergänzt die Erstautorin einer kürzlich in Nature Communications erschienen Publikation.

Die Forscher um Cheng und Hang Su analysierten hochpräzise Messdaten, wie Natriumchlorid- und Ammoniumsulfat-Nanopartikel bei unterschiedlichen relativen Feuchten hygroskopisch wachsen. Aus diesen Wachstumskurven errechneten die Wissenschaftler die Grenzflächenenergien und den kritischen Durchmesser für die Fest-Flüssig-Phasenübergänge der Salznanopartikel. Basierend auf ähnlichen Abschätzungen erwarten die Forscher, dass organische Aerosolpartikel, die in der Atmosphäre in großer Zahl vorkommen, bei Raumtemperatur immer flüssig sind, wenn ihr Durchmesser weniger als etwa 20 Nanometer beträgt.

„Die Partikelgröße sollte auf Grund unserer Ergebnisse als zusätzliche Dimension im Phasendiagramm von Aerosol-Nanopartikeln berücksichtigt werden“, sagt Chengs Kollege Hang Su. „Unsere Ergebnisse sind auch in anderen Bereichen wie beispielsweise in der biomedizinischen oder der Materialforschung wichtig, in denen Nanopartikel eine Rolle spielen.“ Sie können zum Beispiel dabei helfen, die Löslichkeit und Konzentration von therapeutischen Wirkstoffen und Reagenzien in synthetischen Nanopartikeln zu bestimmen, die in der Medizin und Technik eingesetzt werden können.

Originalveröffentlichung
Cheng et al., Size dependence of phase transitions in aerosol nanoparticles, Nature Comm., 6, 2015, doi:10.1038/ncomms6923
http://www.nature.com/ncomms/2015/150114/ncomms6923/full/ncomms6923.html

Weitere Informationen:

http://www.mpic.de/aktuelles/pressemeldungen/news/fest-oder-fluessig-auf-die-par...

Dr. Susanne Benner | Max-Planck-Institut für Chemie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Eine Karte der Zellkraftwerke
18.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung
18.08.2017 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

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: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie