Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Standhafte Kügelchen

30.09.2010
Nanokugeln aus aromatischen Aminosäuren – die bisher starrsten organischen Nanostrukturen

Organische Nanostrukturen sind Schlüsselelemente für die Nanotechnologie, denn diese Bausteine lassen sich mit maßgeschneiderten chemischen Eigenschaften ausstatten. Nachteil waren bisher ihre im Vergleich zu metallischen Nanostrukturen deutlich unterlegenen mechanischen Eigenschaften.

Ehud Gazit, Itay Rousso und ein Team von der Universität Tel Aviv, dem Weizmann Institute of Science sowie der Ben-Gurion University of the Negev (Israel) stellen jetzt organische Nanokügelchen vor, die so starr sind wie Metall. Wie die Wissenschaftler in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, sind sie interessante Bausteine für hochfeste Biokompositmaterialien.

Nanoskalige biologische Strukturen weisen oft einzigartige mechanische Eigenschaften auf, etwa Spinnenseide, die, bezogen auf ihr Gewicht, 25 mal fester ist als Stahl. Die festesten künstlichen organischen Materialien sind derzeit Aramide wie Kevlar.

Erfolgsgeheimnis ist eine spezielle räumliche Anordnung ihrer aromatischen Ringsysteme und ein Netz aus Wechselwirkungen zwischen ihre planaren Amidbindungen. Ein ähnliches Bauprinzip liegt auch den Nanokügelchen zugrunde.

Anders als bei den langen Polymerketten der Aramide entstehen diese Strukturen jedoch in einem Selbstorganisationprozess aus kleinen, sehr einfachen Molekülen auf Basis aromatischer Dipeptide der Aminosäure Phenylalanin.

Mit dem Rasterkraftmikroskop untersuchten die Wissenschaftler jetzt die mechanischen Eigenschaften dieser Nanokügelchen. Dieses Gerät arbeitet mit einer Nanonadel (Cantilever), einem winzigen biegsamen Hebelarm, an dessen Ende eine hauchfeine Spitze sitzt. Wird diese Spitze auf eine Probe gedrückt, lässt sich anhand der Hebelauslenkung beurteilen, ob und wie tief die Spitze der Messnadel das untersuchte Objekt eindrücken kann. Von einer Metall-Messnadel ließen sich die Kügelchen gar nicht eindrücken, das gelang erst mit einer Messnadel aus Diamant.

Anhand der Messungen errechneten die Forscher das Elastizitätsmodul (Young-Modul) der Nanokugeln. Diese Größe ist ein Maß für die Steifigkeit eines Materials. Sie ist umso größer, je mehr Widerstand ein Material seiner Verformung entgegensetzt. Mit einem hochauflösenden Rasterelektronenmikroskop, ausgerüstet mit einem Nanomanipulator, ließen sich die Deformationen der Kugeln zudem direkt sichtbar machen.

Für die Nanokügelchen errechnete das Team ein bemerkenswert hohes Elastizitätsmodul (275 GPa), das höher ist als bei vielen Metallen und ähnliche Werte erreicht wie Stahl. Diese Nanostrukturen sind damit die bisher starrsten organischen Materialien und können sogar Aramide in den Schatten stellen. Zudem sind die Nanokügelchen transparent. Das macht sie zu idealen Elementen für die Verstärkung von hochfesten Biokompositmaterialien, wie verstärkte Kunststoffe für Implantate oder Zahnersatzmaterialien, Luft- und Raumfahrt und andere Anwendungen, die kostengünstige, leichte Stoffe mit hoher Steifigkeit und außergewöhnlicher Stabilität benötigen.

Angewandte Chemie: Presseinfo 35/2010

Autor: Ehud Gazit, Tel Aviv University (Israel), http://www.tau.ac.il/lifesci/departments/biotech/members/gazit/gazit.html

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201002037

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | GDCh
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de
http://www.tau.ac.il/lifesci/departments/biotech/members/gazit/gazit.html
http://dx.doi.org/10.1002/ange.201002037

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forscher finden neue Ansätze gegen Wirkstoffresistenzen in der Tumortherapie
15.12.2017 | Universität Leipzig

nachricht Moos verdoppelte mehrmals sein Genom
15.12.2017 | Philipps-Universität Marburg

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: Immunsystem - Blutplättchen können mehr als bislang bekannt

LMU-Mediziner zeigen eine wichtige Funktion von Blutplättchen auf: Sie bewegen sich aktiv und interagieren mit Erregern.

Die aktive Rolle von Blutplättchen bei der Immunabwehr wurde bislang unterschätzt: Sie übernehmen mehr Funktionen als bekannt war. Das zeigt eine Studie von...

Im Focus: First-of-its-kind chemical oscillator offers new level of molecular control

DNA molecules that follow specific instructions could offer more precise molecular control of synthetic chemical systems, a discovery that opens the door for engineers to create molecular machines with new and complex behaviors.

Researchers have created chemical amplifiers and a chemical oscillator using a systematic method that has the potential to embed sophisticated circuit...

Im Focus: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Call for Contributions: Tagung „Lehren und Lernen mit digitalen Medien“

15.12.2017 | Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltrekord: Jülicher Forscher simulieren Quantencomputer mit 46 Qubits

15.12.2017 | Informationstechnologie

Wackelpudding mit Gedächtnis – Verlaufsvorhersage für handelsübliche Lacke

15.12.2017 | Verfahrenstechnologie

Forscher vereinfachen Installation und Programmierung von Robotersystemen

15.12.2017 | Energie und Elektrotechnik