Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Miniatur-Pumpe

22.08.2013
Polymergel antwortet kontinuierlich auf vorübergehenden Reiz

Apparate benötigt. Amerikanische Forscher stellen in der Zeitschrift Angewandte Chemie jetzt eine Mikro-Pumpe vor. Sie basiert auf Mikropartikeln aus einem Polymergel und startet bei Bestrahlung mit UV-Licht. Das Besondere: Das Material pumpt kontinuierlich weiter, auch wenn der Stimulus vorüber ist.


Forschern der Pennsylvania State University ist es gelungen ein Polymerkügelchen zu synthetisieren, dass nach einem Aktivierungsreiz durch UV-Licht kontinuierlich eine Flüssigkeit pumpt, selbst nachdem das UV-Licht wieder abgeschaltet wurde. (c) Wiley-VCH

Die winzigen Pumpen, die das Team um Ayusman Sen und Scott T. Phillips von der Pennsylvania State University entwickelt haben, basieren auf Polymergel-Kügelchen von 300 µm Durchmesser, deren Oberfläche mit zwei verschiedenen Molekülen bestückt wird. Sorte 1 wird unter UV-Licht abgespalten. Es zerfällt dabei in CO2, Protonen, Fluoridionen und ein kleines organisches Molekül. Der besondere Trick: Die Fluoridionen spalten dann Molekülsorte 2 von der Oberfläche der Kügelchen ab – auch wenn kein UV-Licht mehr an ist. Sorte 2 zerfällt ebenfalls in CO2, Protonen, Fluoridionen und ein kleines organisches Molekül. Da immer weiter Fluorid freigesetzt wird, kommt die Reaktion erst zum Erliegen, wenn alle Moleküle der Sorte 2 aufgebraucht sind.

Wieso „pumpen“ die Kügelchen? Die freigesetzten Moleküle und Ionen diffundieren von der Oberfläche der Kügelchen weg und bilden einen Konzentrationsgradienten. Konzentrationsgradienten erzeugen immer eine Strömung in einer Flüssigkeit, das Kügelchen „saugt“ die Flüssigkeit an. Das freigesetzte organische Molekül sorgt zudem für einen Farbwechsel der Kügelchen von weiß nach gelb-orange und zeigt so an, dass die Mikropumpe „angeschaltet“ ist.

„Intelligente“ Polymer-Materialien, die mit einer makroskopischen Funktion auf einen externen Stimulus „antworten“ können, sind Gegenstand intensiver Forschungen. Dass sich das Material an den auslösenden Reiz, das UV-Licht, „erinnert“ und auch weiter pumpt, wenn dieser abgestellt wurde, ist etwas völlig Ungewöhnliches für derartige Materialien. Das neue Material benötigt dabei keinerlei Reagenzien oder „Kraftstoffe“, die über die Flüssigkeit zugeführt werden müssen. Es arbeitet autonom und wandelt dabei chemische Energie in eine mechanische Antwort, den Flüssigkeitsstrom, um. Molekül 1 dient als Signalempfänger, das Fluorid ist der Signalüberträger. Die Kombination all dieser Charakteristika in einem „intelligenten“ Polymermaterial ist nun erstmals gelungen.

Ein solches Material könnte auch so konzipiert werden, dass es nicht auf Licht, sondern auf einen anderen Stimulus reagiert, z.B. auf die Anwesenheit einer bestimmten Substanz. Solche Mikropumpen könnten beispielsweise interessant sein, um den Fluss in einem mikrofluidischen System umzuleiten, sobald diese spezifische Substanz auftritt.

Angewandte Chemie: Presseinfo 33/2013

Autor: Scott T. Phillips, Pennsylvania State University, University Park (USA), http://www.psu.edu/dept/phillipsgroup/scott.html

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201304333

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 Ionen gegen Herzrhythmusstörungen – Nicht-invasive Alternative zu Katheter-Eingriff
20.01.2017 | GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

nachricht Leibwächter im Darm mit chemischer Waffe
20.01.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

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: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise