Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit Mikrosieben gegen Pollen und Bakterien

10.05.2012
Chemiker der TU Chemnitz haben ein Verfahren mitentwickelt, mit dem sich sehr feine und dennoch stabile Mikrosiebe herstellen lassen - mögliche Anwendungen sind die Luftreinigung und die Aufbereitung von Trinkwasser

Sie können Bakterien und Pollen zurückhalten und eignen sich dadurch für die Aufbereitung von Trinkwasser, für die Filtration von Getränken und den Einsatz in der Medizintechnik: Mikrosiebe. Ihre Poren haben einen Durchmesser, der unter einem Mikrometer liegen kann.


Das in Chemnitz mitentwickelte Mikrosieb unter dem Rasterelektronenmikroskop: Man erkennt eine große Öffnung des zugrunde liegenden gröberen Siebes, das darauf montierte feine Sieb und Partikel, die in einem Filtrationstest von dem Mikrosieb zurückgehalten wurden. Die Poren des hier gezeigten feinen Siebes haben einen Durchmesser von rund einem Drittel eines Mikrometers, was rund einem Zweihundertstel eines Haardurchmessers entspricht. Foto: TU Chemnitz/Professur Physikalische Chemie

Das entspricht dem Tausendstel eines Millimeters. Mikrosiebe haben einen sehr niedrigen Durchflusswiderstand. Somit benötigt man bei ihrem Einsatz in der Filtertechnik vergleichsweise kleine Filtereinheiten und kann somit Platz sparen. Außerdem benötigen Mikrosiebe eine geringere Pumpenleistung und sparen somit Energie. Meistens werden Mikrosiebe durch Photolithographie hergestellt.

Diese Methode findet auch in der Mikroelektronik Anwendung. Sie erlaubt eine präzise Fertigung, ist aber vergleichsweise aufwändig und begrenzt die Fläche der so herstellbaren Mikrosiebe. An einem optimierten Verfahren zur einfacheren Herstellung von sehr feinen aber dennoch stabilen Mikrosieben ist die Professur Physikalische Chemie der Technischen Universität Chemnitz beteiligt. Dazu haben Wissenschaftler aus vier Universitäten ihr Know-how gebündelt.

Die Chemnitzer Forscher stellen gemeinsam mit Chemikern der Universität Ulm Mikrosiebe in einem sogenannten Schwimmgießverfahren her. Dabei gießen sie Monomere und Kieselgel auf eine Wasseroberfläche. Wenn man sich das vergrößert vorstellt, sieht es aus, als würde man Öl und wasserabweisend beschichtete Sandkörner auf das Wasser geben. Wenn sich die "Sandkörner" und das "Öl" gleichmäßig verteilt haben, wird das "Öl" ausgehärtet.

Die Partikel - die in Realität rund tausendmal kleiner als gewöhnliche Sandkörner sind - werden aufgelöst. Zurück bleibt das ausgehärtete Öl in Form eines dünnen Mikrosiebes mit einheitlichen Löchern. Dieses Mikrosieb besteht aus stark vernetztem Plexiglas. Der Durchmesser der Poren und die Dicke des Siebes liegen bei rund einem Drittel eines Mikrometers. Das entspricht etwa einem Zehntel einer lebenden Zelle oder einer Polle, sodass man diese mit dem Sieb auffangen kann. Bei Bedarf lassen sich die Poren auch soweit verkleinern, dass man sogar Viren zurückhalten kann. Allerdings ist dieses Mikrosieb so dünn, dass es leicht reißt.

Ingenieure der Universitäten in Twente und Aachen stellen Mikrosiebe auf eine noch andere Art her: durch Abformen. Sie übergießen eine Siliziumoberfläche, die wie ein Nadelkissen aussieht, mit einer Kunststofflösung. Dann entfernen sie das zusätzlich verwendete Lösungsmittel und ziehen die verbleibende, von den Nadeln durchbohrte Kunststoffschicht ab. Diese Mikrosiebe aus Twente und Aachen sind deutlich stabiler als die aus Chemnitz und Ulm, jedoch kann man mit dieser Technik keine Siebe herstellen, die fein genug sind, um Bakterien zurückzuhalten. Die Poren haben einen Durchmesser von fünf Mikrometern und lassen sich auch nicht unter einen Mikrometer verkleinern.

Deshalb haben beide Forschergruppen ihre Verfahren gebündelt: Die feinen Mikrosiebe aus Chemnitz und Ulm haben die Wissenschaftler auf die gröberen Mikrosiebe aus Twente und Aachen aufgebracht. Das Resultat ist ein strukturiertes Mikrosieb, das stabil genug ist, um es in Apparaturen einzuspannen. Außerdem ist es fein genug, um mikroskopische Teilchen zurückzuhalten. Theoretisch ließen sich diese Mikrosiebe als Endlosband mit unbegrenzter Fläche herstellen - im Gegensatz zum üblichen Verfahren der Photolithographie.

Einsatz finden können die neuen Mikrosiebe unter anderem in der Aufbereitung von Getränken, wo bisher körniges Material wie Sand oder Kieselgel zur Filterung verwendet wird oder in der Luftreinigung.

Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich im internationalen Journal "Advanced Materials" veröffentlicht: Yan, F., Ding, A., Gironès, M., Lammertink, R. G. H., Wessling, M., Börger, L., Vilsmeier, K. and Goedel, W. A. (2012), Hierarchically Structured Assembly of Polymer Microsieves, made by a Combination of Phase Separation Micromolding and Float-Casting. Adv. Mater., 24: 1551–1557. Der Artikel ist online verfügbar: http://dx.doi.org/10.1002/adma.201104642 (Hinweis: Der Link funktioniert nur im Deutschen Forschungsnetz. Der Beitrag kann bei Bedarf bei den Autoren telefonisch unter 0371 531-31713 angefordert werden.)

Weitere Informationen erteilt Prof. Dr. Werner Goedel, Telefon 0371 531-31713, E-Mail werner.goedel@chemie.tu-chemnitz.de

Katharina Thehos | Technische Universität Chemnitz
Weitere Informationen:
http://www.tu-chemnitz.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Sollbruchstellen im Rückgrat - Bioabbaubare Polymere durch chemische Gasphasenabscheidung
02.12.2016 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht "Fingerabdruck" diffuser Protonen entschlüsselt
02.12.2016 | Universität Leipzig

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: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie