Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Moleküle als „Unter-Wasser-Klebstoff“ werden durch Licht ein- und ausgeschaltet

17.12.2014

Gemeinsame Pressemitteilung des Instituts für Neue Materialien und der Universität des Saarlandes

Wie man die Reibung zwischen zwei Oberflächen durch Licht regulieren kann, haben Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Neue Materialien (INM), der Universität des Saarlandes und der Universität Münster herausgefunden: Als Klebstoff, der unter Wasser funktioniert, nutzten sie spezielle Gastmoleküle, die durch abwechselnde Bestrahlung mit sichtbarem und ultraviolettem Licht eine Verbindung zwischen den Oberflächen aufbauen und wieder lösen. Die gemeinsame Arbeit, die von der Volkswagen Stiftung gefördert wird, wurde nun in „Chemical Communications“ publiziert.

Schiebt man eine Tasse auf dem Tisch hin und her, so entsteht Reibung zwischen den beiden Oberflächen, hebt man die Tasse hoch, müssen Adhäsionskräfte überwunden werden. Dass sich sowohl Reibung als auch Adhäsion durch bestimmte Moleküle erzeugen und per Lichtsignal steuern lassen, zeigten Forscher um die Saarbrücker Professoren Roland Bennewitz vom INM und Gerhard Wenz von der Saar-Uni gemeinsam mit Kollegen der Universität Münster um Bart Jan Ravoo. Sie arbeiteten jedoch nicht mit Tasse und Tisch, sondern experimentierten unter Wasser mit der (ein millionstel Millimeter feinen) Messspitze eines Rasterkraftmikroskops und einer Glasoberfläche.

Beide Oberflächen wurden mit sogenannten Wirtsmolekülen ausgestattet – großen Molekülen, die eine Art Hohlraum bilden. Ins Wasser werden nun Gastmoleküle gegeben: Sie haben eine längliche Form und tragen an beiden Enden eine molekulare Gruppe, die in den Hohlraum der Wirtsmoleküle passt. „Somit kann ein Gastmolekül zwei gegenüberliegende Wirtsmoleküle aneinander binden. Wenn sehr viele Verbindungen zwischen ‚Wirten‘ und ‚Gästen‘ aufgebaut werden, dann entstehen Adhäsion und Reibung, Messspitze und Glasoberfläche kleben aneinander“, erläutert der Uni-Professor für Organische Makromolekulare Chemie, Gerhard Wenz, der mit seinem Team die Gast-Wirt-Verbindungen erforscht hat.

Den „Trick mit dem Licht“ erklärt INM-Professor Roland Bennewitz so: „Die länglichen Gastmoleküle wurden von den Kollegen aus Münster als spezielle lichtempfindliche Moleküle synthetisiert: Sie beinhalten eine molekulare Gruppe, die bei Bestrahlung mit ultraviolettem Licht die Molekül-Enden abknickt. Diese passen dann nicht mehr in die Wirtsmoleküle, und die Verbindung zwischen den Oberflächen wird gelöst, die Reibung nimmt ab.“ Werden die Moleküle dagegen mit sichtbarem Licht bestrahlt, richten sie sich wieder gerade, und die „Gast-Wirt-Verbindungen“ entstehen erneut. „Durch abwechselnde Bestrahlung mit ultraviolettem und sichtbarem Licht kann man die Reibung verringern beziehungsweise verstärken“, sagt Bennewitz, unter dessen Leitung die mikroskopischen Prozesse gemessen wurden.

Die Arbeiten, die bei der aktuellen Studie im Nanometer-Maßstab durchgeführt wurden, stellen die Grundlage für ein weiterführendes Projekt dar, bei dem es um Anwendungen in makroskopischen Systemen gehen soll.

Die Studie wurde in „Chemical Communications“ publiziert:
Johanna Blass, Bianca L. Bozna, Marcel Albrecht, Jennifer A. Krings, Bart Jan Ravoo, Gerhard Wenz and Roland Bennewitz: Switching adhesion and friction by light using photosensitive guest-host interactions. DOI: 10.1039/C4CC09204J

Kontakt:
Johanna Blass (INM)
Tel.: 0681 9300-243
E-Mai: johanna.blass@inm-gmbh.de

Prof. Dr. Gerhard Wenz (Universität des Saarlandes)
Tel.: 0681 302-3449
E-Mail: g.wenz@mx.uni-saarland.de

Hinweis für Hörfunk-Journalisten: Sie können Telefoninterviews in Studioqualität mit Wissenschaftlern der Universität des Saarlandes führen, über Rundfunk-Codec (IP-Verbindung mit Direktanwahl oder über ARD-Sternpunkt 106813020001). Interviewwünsche bitte an die Pressestelle (0681 302-4582) richten.

Gerhild Sieber | Universität des Saarlandes
Weitere Informationen:
http://www.uni-saarland.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Beschichtung lässt Muscheln abrutschen
18.08.2017 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

nachricht PKW-Verglasung aus Plastik?
15.08.2017 | Technische Hochschule Mittelhessen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie