Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sandwich im Kürbis

22.02.2013
Supramolekularer Klettverschluss für die Adhäsion unter Wasser

Wenn man etwas kleben will, sollten beide Flächen trocken sein. Kleben feuchter Oberflächen oder gar unter Wasser ist noch immer eine Herausforderung. Koreanische Wissenschaftler stellen in der Zeitschrift Angewandte Chemie nun völlig neues Konzept vor: Sie erreichen eine reversible Unterwasser-Haftung durch einen supramolekularen "Klettverschluss".


Wie ein Klettverschluss binden die Ferrocene (gelb) in die Cucurbite (grau) und verbinden die Werkteile (blau) auch unter Wasser sicher.
(c) Wiley-VCH

Bisher haben Forscher vor allem versucht, natürliche Unterwasser-"Klebstoffe" nachzuahmen, etwa die Haftmoleküle von Muscheln. Solche Substanzen kleben zwar gut im Nassen, allerdings lässt sich die Haftung nicht wieder aufheben. Das Team um Kimoon Kim von der Pohang University of Science and Technology in Südkorea wählte jetzt einen anderen Weg: weg von natürlichen Vorbildern - und mit reversibler Haftung unter Wasser.

Die Hauptherausforderung beim konventionellen Kleben unter Wasser: Die Wassermoleküle müssen zwischen Klebflächen und Klebstoff verschwinden, damit diese chemisch reagieren können. Anders beim neuen Ansatz. Kim und seine Kollegen verwenden so genannte Gast-Wirt-Wechselwirkungen zwischen wasserlöslichen Wirtsmolekülen mit einer wasserabweisenden "Tasche" und ionischen Gastmolekülen mit einem wasserabweisenden Baustein, die in Wasser sehr feste nicht-kovalente Bindungen miteinander eingehen. Das Vertreiben der Wassermoleküle ist sogar die treibende Kraft für die Entstehung der Bindung.

Die Forscher wählten Cucurbit[7]uril als Wirt und Aminomethyl-Ferrocen als Gast. Cucurbit[n]urile (n = 5, 6, 7, 8 oder 10] sind Makrozyklen, große ringförmige Moleküle, die sich aus mehreren Glycoluril-Einheiten zusammensetzen und andere Moleküle in ihrem Hohlraum binden können. Der Name leitet sich von Cucurbita ab, dem lateinischen Namen für Kürbisse, deren Gestalt sie ähneln. Ferrocene sind so genannte Sandwichverbindungen, zwei aromatische Kohlenstoff-Fünfringe bilden die beiden "Brotscheiben", zwischen denen sich ein Eisenatom als "Belag" befindet. Das gewählte Ferrocen lagert sich sehr fest und spezifisch in einen "Kürbis" aus sieben Glycoluril-Einheiten ein.

Die Forscher stellten Silikonstreifen her, auf die viele "Kürbisse", und solche, auf die viele "Sandwiches" geknüpft wurden. Kommen diese Streifen in Kontakt, binden sie analog zu einem Klettverschluss sehr fest aneinander. Eine Fläche von 1x1 cm des supramolekularen Klettbandes hält, aneinander gedrückt, ein Gewicht von 2 kg in Wasser. Nach dem Trocknen in Luft trägt es sogar 4 kg. Das ist mehr als z.B. ein doppelseitiges Klebeband kann.

Wie ein makroskopischer Klettverschluss kann auch das molekulare Pendant durch kräftiges Abreißen wieder getrennt und mehrere Male wieder verbunden werden. Die Haftung kann aber auch chemisch gelöst werden, nämlich durch Hypochlorit-Lösung, die die Eisenatome oxidiert. Nach einer Reduktion, z.B. mit Ascorbinsäure, klebt der Klettverschluss wieder.

Da die verwendeten Stoffe bioverträglich sind, wären auch Bio-Anwendungen denkbar, z.B. beim Verschluss von Operationswunden oder bei der "Reparatur" von lebendem Gewebe. Nachgemachte Muschel-Kleber sind hier nicht geeignet, da sie starke Oxidationsmittel für die Aushärtung benötigen.

Angewandte Chemie: Presseinfo 07/2013

Autor: Kimoon Kim, Pohang University of Science and Technology (Republic of Korea), http://css.postech.ac.kr/

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201209382

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 Medikamente aus der CLOUD: Neuer Standard für die Suche nach Wirkstoffkombinationen
23.05.2017 | CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften

nachricht Mikro-Lieferservice für Dünger
23.05.2017 | 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: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Im Focus: Neuer Ionisationsweg in molekularem Wasserstoff identifiziert

„Wackelndes“ Molekül schüttelt Elektron ab

Wie reagiert molekularer Wasserstoff auf Beschuss mit intensiven ultrakurzen Laserpulsen? Forscher am Heidelberger MPI für Kernphysik haben neben bekannten...

Im Focus: Wafer-thin Magnetic Materials Developed for Future Quantum Technologies

Two-dimensional magnetic structures are regarded as a promising material for new types of data storage, since the magnetic properties of individual molecular building blocks can be investigated and modified. For the first time, researchers have now produced a wafer-thin ferrimagnet, in which molecules with different magnetic centers arrange themselves on a gold surface to form a checkerboard pattern. Scientists at the Swiss Nanoscience Institute at the University of Basel and the Paul Scherrer Institute published their findings in the journal Nature Communications.

Ferrimagnets are composed of two centers which are magnetized at different strengths and point in opposing directions. Two-dimensional, quasi-flat ferrimagnets...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Diabetes Kongress 2017:„Closed Loop“-Systeme als künstliche Bauchspeicheldrüse ab 2018 Realität

23.05.2017 | Veranstaltungen

Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium 2017: Internet of Production für agile Unternehmen

23.05.2017 | Veranstaltungen

14. Dortmunder MST-Konferenz zeigt individualisierte Gesundheitslösungen mit Mikro- und Nanotechnik

22.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Medikamente aus der CLOUD: Neuer Standard für die Suche nach Wirkstoffkombinationen

23.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Diabetes Kongress 2017:„Closed Loop“-Systeme als künstliche Bauchspeicheldrüse ab 2018 Realität

23.05.2017 | Veranstaltungsnachrichten

CAST-Projekt setzt Dunkler Materie neue Grenzen

23.05.2017 | Physik Astronomie