Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schwellende Stapel: Optische Bauteile aus multiresponsiven Mikrogelen

02.04.2014

„Intelligente“ Materialien, die auf externe Reize reagieren, stehen auf der Wunschliste von Wissenschaftlern, da sie für vielfältige Anwendungen, wie Sensorik und Mikrorobotik, interessant sind.

Kanadische Forscher arbeiten mit Mikrogelen auf Polymerbasis, die anschwellen und schrumpfen können. In der Zeitschrift Angewandte Chemie stellen sie winzige Stapelstrukturen solcher Mikrogele vor, die ihre optischen Eigenschaften als Antwort auf Licht, variierende pH-Werte, Temperatur ändern und Nervengase detektieren können.


Kanadische Forscher arbeiten mit Mikrogelen auf Polymerbasis, die auf externe Reize hin anschwellen und schrumpfen können. (c) Wiley-VCH

Gele sind vernetzte Moleküle, die eine Flüssigkeit in ihre „Maschen“ einlagern und aufquellen, Mikrogele sind einzelne winzige Gelpartikel. Die Mikrogele, an denen das Team um Michael J. Serpe von der University of Alberta forscht, sind unterhalb von 32 °C gequollen, bei höheren Temperaturen kollabieren sie und schrumpfen.

Die Forscher stellten daraus kleine Stapelstrukturen, so genannte Etalone, her: Zwischen zwei dünne Goldschichten betteten sie eine hauchfeine Schicht der Mikrogele ein. Wenn sie anschwillt, entfernen sich die beiden Goldschichten voneinander, wenn sie schrumpft, rücken die Goldschichten zusammen. Die optischen Eigenschaften der Stapel ändern sich deutlich mit der Entfernung der Goldschichten zueinander, „antworten“ also auf eine Temperaturänderung.

Die Temperatur sollte nicht der einzige Reiz bleiben, auf den die Gele reagieren. Dazu bauten die Forscher zusätzlich Triphenylmethan-Leukohydroxid (TPL) in die Mikrogele ein, einen wahrhaften Allrounder, der die Mikrogele für diverse Reize empfänglich macht. So führt Bestrahlung mit rotem Laserlicht, das von TPL absorbiert wird, zu einer lokalen Temperaturerhöhung innerhalb der Mikrogele – der Abstand zwischen den Goldschichten nimmt ab.

UV-Bestrahlung dagegen regt die TPL-Moleküle so an, dass sie in Leuko-Kationen und Hydroxid-Anionen dissoziieren. Deren Ladungen führen dazu, dass die Mikrogele zusätzliches Wasser aufnimmt – der Goldschicht-Abstand nimmt zu. Diese Effekte machen die Stapel interessant zur Herstellung veränderbarer optischer Bauteile. Eine andere denkbare Anwendung sind Wirkstofftransporter mit Fernauslösung: Werden erkrankte Körperpartien durch die Haut mit langwelligem Licht beleuchtet, könnte der enthaltene Wirkstoff hier selektiv freigesetzt werden.

Auch auf eine pH-Änderung reagieren die Mikrogele: Ein saurer pH-Wert sorgt dafür, dass Leuko-Kationen entstehen, deren Ladungen lassen die Mikrogele durch Wasseraufnahme anschwellen. Wird der pH wieder erhöht, schrumpfen die Mikrogele. Dies könnte für eine selektive Freisetzung von Antitumorwirkstoffen genutzt werden, da Tumore oft einen etwas anderen pH-Wert als das umgebende Gewebe haben.

Interessanterweise reagieren Organophosphate mit TPL-Molekülen unter Bildung von Leuko-Kationen. Das damit verbundene Anschwellen der Mikrogelschicht und die Änderung der optischen Eigenschaften der Stapel könnte zur quantitativen Detektion von Nervengasen wie Tabun herangezogen werden.

Angewandte Chemie: Presseinfo 11/2014

Autor: Michael J. Serpe, University of Alberta, Edmonton (Canada), http://www.chem.ualberta.ca/~serpe/Serpe_Group/Serpe_Group_Home.html

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201402641

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

Weitere Informationen:

http://presse.angewandte.de

Dr. Renate Hoer | GDCh

Weitere Berichte zu: Bauteile Bildung Chemiker Entfernung Flüssigkeit Gele Mikrogele Stapel Temperaturen Tumore Zeitschrift pH-Wert pH-Werte

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Kupferhydroxid-Nanopartikel schützen vor toxischen Sauerstoffradikalen im Zigarettenrauch
30.03.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Nierentransplantationen: Weisse Blutzellen kontrollieren Virusvermehrung
30.03.2017 | Universität Basel

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: Atome rennen sehen - Phasenübergang live beobachtet

Ein Wimpernschlag ist unendlich lang dagegen – innerhalb von 350 Billiardsteln einer Sekunde arrangieren sich die Atome neu. Das renommierte Fachmagazin Nature berichtet in seiner aktuellen Ausgabe*: Wissenschaftler vom Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) haben die Bewegungen eines eindimensionalen Materials erstmals live verfolgen können. Dazu arbeiteten sie mit Kollegen der Universität Paderborn zusammen. Die Forscher fanden heraus, dass die Beschleunigung der Atome jeden Porsche stehenlässt.

Egal wie klein sie sind, die uns im Alltag umgebenden Dinge sind dreidimensional: Salzkristalle, Pollen, Staub. Selbst Alufolie hat eine gewisse Dicke. Das...

Im Focus: Kleinstmagnete für zukünftige Datenspeicher

Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Chemikern der ETH Zürich hat eine neue Methode entwickelt, um eine Oberfläche mit einzelnen magnetisierbaren Atomen zu bestücken. Interessant ist dies insbesondere für die Entwicklung neuartiger winziger Datenträger.

Die Idee ist faszinierend: Auf kleinstem Platz könnten riesige Datenmengen gespeichert werden, wenn man für eine Informationseinheit (in der binären...

Im Focus: Quantenkommunikation: Wie man das Rauschen überlistet

Wie kann man Quanteninformation zuverlässig übertragen, wenn man in der Verbindungsleitung mit störendem Rauschen zu kämpfen hat? Uni Innsbruck und TU Wien präsentieren neue Lösungen.

Wir kommunizieren heute mit Hilfe von Funksignalen, wir schicken elektrische Impulse durch lange Leitungen – doch das könnte sich bald ändern. Derzeit wird...

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Nierentransplantationen: Weisse Blutzellen kontrollieren Virusvermehrung

30.03.2017 | Biowissenschaften Chemie

Zuckerrübenschnitzel: der neue Rohstoff für Werkstoffe?

30.03.2017 | Materialwissenschaften

Integrating Light – Your Partner LZH: Das LZH auf der Hannover Messe 2017

30.03.2017 | HANNOVER MESSE