Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Magischer Prozess

15.05.2013
Bottom-Up-Verfahren zur Herstellung von Dodecan-in-Wasser-Nanoemulsionen

Einen neuen Prozess zur Herstellung von Öltröpfchen in Wasser im Nanometerbereich stellen japanische Wissenschaftler in der Zeitschrift Angewandte Chemie vor, den sie MAGIQ (monodisperse nanodroplet generation in quenched hydrothermal solution) nennen.

Kohlenwasserstoffe und Wasser mischen sich nicht unter Standardbedingungen, aber bei hohen Temperaturen und hohem Druck in der Nähe des kritischen Punktes von Wasser sind sie frei mischbar. Das Abschrecken homogener Lösungen von Dodecan und Wasser unter diesen Bedingungen in der Gegenwart eines Detergens liefert Nanoemulsionen in nur zehn Sekunden.

Öl und Wasser lassen sich nicht mischen, können aber Emulsionen bilden, eine der Komponenten ist dann in Form winziger Tröpfchen in der anderen dispergiert. Milch, Cremes und Druckfarben sind Beispiele für Emulsionen. Nanoemulsionen mit Tröpfchen im Bereich von nur 20 bis 200 nm Durchmesser rücken in letzter Zeit in den Fokus des Interesses. Aufgrund der kleinen Tropfengröße sind sie transparent oder durchscheinend und entmischen sich deutlich langsamer. Zudem sind interessante neue Anwendungen möglich, etwa für pharmazeutische und kosmetische Formulierungen, die besser aufgenommen werden, oder auch als "Nanoreaktoren" für die Herstellung von Nanomaterialien.

Emulsionen werden üblicherweise in "top-down" Verfahren hergestellt. Wasser-Öl-Tensid-Mischungen werden äußeren Kräften ausgesetzt, etwa durch kräftiges Rühren, um größere Tropfen in kleinere zu zerteilen. Dies wird immer schwieriger, je kleiner die Tröpfchen sind, daher sind dieser Methode Grenzen gesetzt. Feste Nanoteilchen werden dagegen meist in einem "bottom-up" Prozess hergestellt. Dieser beginnt mit einer homogenen Lösung, gelöste Moleküle lagern sich dann zusammen und bauen Nanopartikel auf. Dies wäre eine auch Alternative für Nanotröpfchen. Das Problem: Wasser und Öl müssten eine homogene Lösung bilden, sind aber eben nicht mischbar.

Shigeru Deguchi und Nao Ifuku von der Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology in Yokosuka haben jetzt mit dem MAGIQ-Prozess einen Ausweg gefunden. Wird Wasser unter Druck erhitzt, erreicht es bei 374 °C und 22,1 MPa den kritischen Punkt, es gibt keine Unterschiede mehr zwischen flüssig und gasförmig. Das Wasser dissoziiert nicht mehr und es gibt keine Cluster aus Wassermolekülen mehr. Damit gleichen die Eigenschaften des Wassers denen eines Öls wie Dodekan und die beiden lassen sich frei mischen. Wird diese homogene Lösung mit kaltem Wasser abgeschreckt, erfolgt eine sehr rasche Phasentrennung und man erhält extrem kleine Tröpfchen in weniger als 10 Sekunden. Die Zugabe eines Detergenz stabilisiert die Nanoemulsion. Die Forscher entwickelten einen Apparat, in dem die "magische" Methode im Durchflussverfahren laufen kann. Abkühltemperatur und -geschwindigkeit, das Mischungsverhältnis von Wasser zu Dodekan sowie die Detergenzkonzentration bestimmen die - sehr einheitliche - Tropfengröße.

Angewandte Chemie: Presseinfo 19/2013

Autor: Shigeru Deguchi, Agency for Marine-Earth, Yokosuka (Japan), http://www.xbr.jp/yokohama-cu/deguchi/contact/index_e.html

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201301403

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | GDCh
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie Reize auf dem Weg ins Bewusstsein versickern
22.09.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Lebendiges Gewebe aus dem Drucker
22.09.2017 | Universitätsklinikum Freiburg

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: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie