Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie von Zauberhand geschaffen – Das Wachstum von Silikat-Nanokanälen

11.01.2011
Kristalle sind hochgeordnete Strukturen, die von allein entstehen können. Ähnlich wachsen und verbinden sich auch winzig kleine Silikat-Röhren, die wichtig sind für viele Anwendungen in der Nanotechnologie.

Die einzelnen Röhren besitzen nur einen Durchmesser von rund drei Nanometern. Ein Nanometer entspricht einem Millionstel Millimeter. Wissenschaftler des Exzellenzclusters „Nanosystems Initiative Munich“ (NIM) an der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München haben nun eine Methode entwickelt, mit der sie diesen Strukturen trotz ihrer geringen Größe direkt beim Wachsen zusehen können. Zudem entstanden bisher einmalig große Flächen, die für zahlreiche potenzielle Anwendungen interessant sind, etwa als mit medizinischen Wirkstoffen versehene Implantate. (Nature Nanotechnoloy online 10. Januar 2011)

Die Die Arbeitsgruppen von Professor Christoph Bräuchle und Professor Jens Michaelis – beide Department für Chemie der LMU – setzen für die Untersuchung längliche, fluoreszierende Farbstoffmoleküle ein, die sich der Länge nach in die Nanokanäle einlagern. Durch Polarisationsfluoreszenzmikroskopie mit Hilfe eines speziellen konfokalen Laserscanning-Mikroskops können die Wissenschaftler die Orientierung der Farbstoffmoleküle erkennen und von dieser direkt auf die Ausrichtung der Silikat-Röhren schließen. Die Größe solcher orientierter Bereiche (in den Achsen x,y) und ihre Stapelung (in z) konnte zusätzlich mit einem Rasterkraftmikroskop ermittelt werden.

Besonders interessant ist jedoch, dass die Experimentatoren direkt zusehen konnten, wie schnell sich neue Kanäle bilden und wie sich die Struktur erweitert, sozusagen in Echtzeit. Dabei beobachteten sie, dass Temperatur und Feuchtigkeit großen Einfluss auf das Wachstum ausüben. Während sich beispielsweise bei 35°C innerhalb von Minuten Domänen von einigen Mikrometern Ausmaß bildeten, wuchsen die Strukturen bei 25°C langsam, aber stetig über Stunden, und es entstanden bisher einmalig große Flächen mit bis zu 0,3 Millimetern Länge.

Dank dieser Echtzeit-Methode konnten die Wissenschaftler außerdem die Schritte vom Ausgangszustand, einer sogenannten lamellaren Struktur aus zweidimensionalen Schichten aus Silikat, bis zu den dreidimensional angeordneten Silikat-Nanokanälen in einer sogenannten hexagonalen Struktur beobachten. Dabei erkannten sie, dass diese Umstrukturierung überall dort startet, wo die hexagonale Kanalstruktur auf bereits bestehende lamellare Bereiche trifft, die sich dann schlagartig umwandeln.

Nanokanal-Strukturen in dieser erstmals erreichten Größenordnung sind für zahlreiche potenzielle Anwendungen interessant. So lassen sie sich möglicherweise in der Medizin mit Wirkstoffen versehen als Implantate einsetzen. Ähnlich einem Sieb könnten sie im Labor komplexe Molekülgemische auftrennen oder als Katalysatoren chemische Reaktionen ermöglichen. Durch die Einlagerung bestimmter Moleküle in die Nanokanäle entstehen spezielle optische Effekte, die für den Einsatz in der Nanooptik von Nutzen sind. (NIM)

Publikation:
“Visualization of the self-assembly of silica nanochannels reveals growth mechanism”
Christophe Jung, Peter Schwaderer, Mark Dethlefsen, Ralf Köhn, Jens Michaelis, Christoph Bräuchle

Nature Nanotechology online, 09. Januar 2011

Ansprechpartner:
Prof. Christoph Bräuchle
Department Chemie
Ludwig-Maximilians-Universität München
Tel.: 089-2180-77549
E-Mail: Christoph.Braeuchle@cup.uni-muenchen.de

Luise Dirscherl | Uni München
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Entzündung weckt Schläfer
29.03.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Rostocker Forscher wollen Glyphosat „entzaubern“
29.03.2017 | Universität Rostock

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: 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...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

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

Organisch-anorganische Heterostrukturen mit programmierbaren elektronischen Eigenschaften

29.03.2017 | Energie und Elektrotechnik

Klein bestimmt über groß?

29.03.2017 | Physik Astronomie

OLED-Produktionsanlage aus einer Hand

29.03.2017 | Messenachrichten