Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die "Tinte" mit den zwei Gesichtern

22.02.2010
Materialwissenschaftler der Universität Jena entdecken "universelles selbstorganisierendes Molekül"

In der Natur wird sie seit Milliarden von Jahren genutzt: die sogenannte Selbstorganisation. Einzelne zufällig angeordnete Moleküle organisieren sich wie von selbst zu einer geordneten Struktur. Die Ordnung in natürlichen Eiweißen, Zellmembranstrukturen oder, wie einige Forscher meinen, der Ursprung des Lebens selbst, basieren auf dieser Selbstorganisation von Molekülen. Die treibende Kraft für diese Selbstorganisation ist physikalischer Natur: die sogenannten Van-der-Waals-Kräfte zwingen die Moleküle, sich zu ordnen.

Materialwissenschaftler nutzen solche "Selbstassemblierungs-Effekte" seit Jahren, z. B. um die Eigenschaften von Materialoberflächen gezielt einzustellen. So entstehen mittels selbstorganisierender Monoschichten (SAM), die nur eine Molekülschicht dick sind, wasser- oder schmutzabweisende Materialien - je nachdem, wie die Schwanzgruppe der SAM-Moleküle aufgebaut ist. Letzteres wird als Funktionalität des SAMs bezeichnet. Mit ihrem anderen Ende - der Kopfgruppe - haften SAM-Moleküle fest an der Materialoberfläche. Mittels spezieller Drucktechniken, wie der Mirkostempeltechnik, lassen sich mit den SAMs auch komplex strukturierte Materialoberflächen herstellen. Die SAM-Moleküle dienen dann als eine Art "Tinte", mit der auf die Materialoberfläche Mikro-Muster gedruckt werden, um bestimmte Materialeigenschaften zu erreichen.

Der Nachteil von SAM-Molekülen ist, dass sie mit ihrer Kopfgruppe meist nur an einem Material, z. B. Gold, haften können und die Schwanzgruppen nur eine bestimmte Funktionalität erlauben. Wenn man eine SAM-Schicht auf einem anderen Material erzeugen möchte oder andere Funktionalität braucht, müssen neue SAM-Moleküle hergestellt werden. Da das aufwendig und teuer ist, träumen Materialwissenschaftler seit langem von einem universellen SAM-Molekül, das auf allen Materialoberflächen haftet und dessen Funktionalität sich beliebig einstellen lässt.

Materialwissenschaftlern von der Universität Jena ist es in Zusammenarbeit mit Forschern vom Max-Planck-Institut für Chemische Ökologie in Jena nun gelungen, diesem Ziel einen großen Schritt näher zu kommen. Diese Entdeckung ist heute (22.02.) in der internationalen Fachzeitschrift "SMALL" veröffentlicht worden. Dr. Rahila Bhat, Prof. Dr. Klaus Jandt und Mitarbeiter des Instituts für Materialwissenschaft und Werkstofftechnologie (IMT) der Friedrich-Schiller-Universität Jena verwendeten dazu das Molekül N-(3-diethylphosphatoxy) propyl-11-mercaptoundecanamide (PPMA) zum ersten Mal als "Tinte" in mikrogestempelten SAMs. Die zwei verschiedenen Enden des PPMA-Moleküls wurden geschickt als zwei verschiedene Kopfgruppen verwandt, um auf einem Metall (Gold) oder einer Keramik (Titandioxid) SAMs zu bilden. Werden diese SAMs dann mit Enzymen behandelt, lassen sich unkompliziert verschiedene Funktionalitäten der SAMs erzeugen, wie Bhat und Jandt zeigen konnten.

Nach dem römischen Gott mit den zwei Gesichtern Janus nennen die Jenaer Materialforscher ihre innovative Materialtechnologie den Janus-SAM (JSAM). "Wegen der Vielseitigkeit der Janus-SAMs wird dieser innovative Ansatz voraussichtlich erhebliche Auswirkungen darauf haben, wie SAMs in Zukunft für Forschung und Anwendung hergestellt werden", sagt Prof. Jandt, der Direktor des IMT. Kein Wunder also, dass die Jenaer Materialforscher ein Patent für diese neue Technologie beantragt haben und auf großes Interesse von Forschungseinrichtungen und Industrie hoffen.

Originalpublikation:
"The Janus-SAM Approach for the Flexible Functionalization of Gold and Titanium Oxide Surfaces". Rahila Bhat, Stephan Sell, Ralf Wagner, Jiantao Zhang, Changjiang Pan, Bora Garipcan, Wilhelm Boland, Jörg Bossert, Elisabeth Klemm, Klaus D. Jandt. SMALL, 10.1002/smll.200900670. Ausgabe vom 22.02.2010
Kontakt:
Prof. Dr. Klaus Jandt
Institut für Materialwissenschaft und Werkstofftechnologie (IMT) der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Löbdergraben 32, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 947730
E-Mail: k.jandt[at]uni-jena.de

Axel Burchardt | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Realer Versuch statt virtuellem Experiment: Erfolgreiche Prüfung von Nanodrähten
07.12.2017 | Helmholtz-Zentrum Geesthacht - Zentrum für Material- und Küstenforschung

nachricht Aufgewärmt am Start
05.12.2017 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Im Focus: Scientists channel graphene to understand filtration and ion transport into cells

Tiny pores at a cell's entryway act as miniature bouncers, letting in some electrically charged atoms--ions--but blocking others. Operating as exquisitely sensitive filters, these "ion channels" play a critical role in biological functions such as muscle contraction and the firing of brain cells.

To rapidly transport the right ions through the cell membrane, the tiny channels rely on a complex interplay between the ions and surrounding molecules,...

Im Focus: Stabile Quantenbits

Physiker aus Konstanz, Princeton und Maryland schaffen ein stabiles Quantengatter als Grundelement für den Quantencomputer

Meilenstein auf dem Weg zum Quantencomputer: Wissenschaftler der Universität Konstanz, der Princeton University sowie der University of Maryland entwickeln ein...

Im Focus: Realer Versuch statt virtuellem Experiment: Erfolgreiche Prüfung von Nanodrähten

Mit neuartigen Experimenten enträtseln Forscher des Helmholtz-Zentrums Geesthacht und der Technischen Universität Hamburg, warum winzige Metallstrukturen extrem fest sind

Ultraleichte und zugleich extrem feste Werkstoffe – poröse Nanomaterialien aus Metall versprechen hochinteressante Anwendungen unter anderem für künftige...

Im Focus: Geburtshelfer und Wegweiser für Photonen

Gezielt Photonen erzeugen und ihren Weg kontrollieren: Das sollte mit einem neuen Design gelingen, das Würzburger Physiker für optische Antennen erarbeitet haben.

Atome und Moleküle können dazu gebracht werden, Lichtteilchen (Photonen) auszusenden. Dieser Vorgang verläuft aber ohne äußeren Eingriff ineffizient und...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

Hohe Heilungschancen bei Lymphomen im Kindesalter

07.12.2017 | Veranstaltungen

Der Roboter im Pflegeheim – bald Wirklichkeit?

05.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Goldmedaille für die praktischen Ergebnisse der Forschungsarbeit bei Nutricard

11.12.2017 | Unternehmensmeldung

Nachwuchs knackt Nüsse - Azubis der Friedhelm Loh Group für Projekte prämiert

11.12.2017 | Unternehmensmeldung

Mit 3D-Zellkulturen gegen Krebsresistenzen

11.12.2017 | Medizin Gesundheit