Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sieb filtert Nanopartikel und absorbiert Sonnenenergie

26.11.2012
Forscherinnen und Forscher der Helmholtz-Hochschul-Nachwuchsgruppe in Kiel und Geesthacht veröffentlichen neue Studie
Eine Membran aus Kunststoff-Fäden und Eiweißen ergibt einen neuartigen Filter für mikroskopisch kleine, im Wasser verteilte Teilchen. In dem Cover-Artikel der aktuellen Ausgabe (21.11.2012) der Fachzeitschrift Advanced Functional Materials berichten Professor Mady Elbahri und sein Team vom Institut für Materialwissenschaft der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) und dem Institut für Polymerforschung am Helmholtz-Zentrum Geesthacht über ihr Sieb für Nanopartikel.

Nanofluid ist Wasser, in dem sich metallene Nanopartikel befinden, die allerdings nicht durch herkömmliche makroporöse Polymer-Membranen herausgefiltert werden können. Denn die Metallpartikel sind 1000-fach dünner als ein menschliches Haar und damit viel zu klein für die drei bis vier Mikrometer großen Öffnungen zwischen den Fäden der Membran. Noch dazu würden kleinere Öffnungen schnell verstopfen. Druck wäre nötig, um die Lösung zu filtern.

Diese Hindernisse umgehen Elbahri und sein Team, indem sie einfache Proteine auf den Fäden der Membran ansiedeln. Eine geniales Prinzip: „Wir haben herausgefunden, dass dieses konventionelle Protein durch Wasser aktiviert wird: Es schaltet seine metallbindende Eigenschaft ein, und das Metall wird vom Protein zurückgehalten“, erklärt Elbahri. „Das ist ein Durchbruch“, ergänzt Dr. Shahin Homaeigohar, Mitautor der Forschungspublikation. „Das gleiche Prinzip, mit dem wir Metallpartikel einfangen können, erlaubt uns im nächsten Schritt, Biomoleküle und winzige Organismen auszusieben.“

Von Filtration zur Solarthermie
Filtert das Nanosieb Metallpartikel wie Gold aus der Flüssigkeit, ergibt sich eine weitere Anwendung. Denn mit keiner anderen Methode gelang es bisher, eine so gleichmäßige Verteilung von Metallpartikeln zu erreichen. „Das war unerwartet“, so Elbahri. „Im trockenen Zustand nimmt die Membran sogar die Farbe des Metalls, in diesem Fall das Rot des Goldes, an.“ Wird das Nanosieb mit den gefilterten Partikeln feucht, wird es jedoch schwarz. „Es funktioniert dann als sogenannter ‚black absorber’, wobei das Wasser als Speicher für die absorbierte Solarenergie eingesetzt werden kann.“ Elbahri ergänzt: „Damit schlägt unsere Forschungsgruppe ‚Nanochemistry and Nanoengineering’ Brücken zwischen verschiedenen Disziplinen wie Chemie, Physik, Biowissenschaften und Materialwissenschaften, ein erster Schritt Richtung Intradisziplinarität der Nanowissenschaft.“

Anwendung als Nano- und Biofilter
Die Erfindung wird es künftig ermöglichen, winzige Teilchen, Organismen oder Viren aus Wasser herauszufiltern. Die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben ihre Entwicklung, ein Bio-Nano-Komposit, bereits in Europa patentieren lassen. Ein weiteres Patent für die USA wurde gerade eingereicht. Neben der Einsatzmöglichkeit als Wasserfilter und als Absorber für Sonnenenergie hat das Bio-Nano-Komposit außerdem großes Potenzial im Bereich der Katalyse. „Mit unserem Nanosieb haben wir ein neues funktionales Material hergestellt, das Effizienz in vielen Bereichen verspricht und noch dazu kostengünstig produziert werden kann“, sagt Elbahri.

Originalartikel:
“Smart Metal-Polymer Bionanocomposites as Omnidirectional Plasmonic Black Absorber by Nanofluid Filtration“; Mady Elbahri, Shahin Homaeigohar, Ramzy Abdelaziz, Tianhe Dai, Rania Khalil, Ahnaf Usman Zillohu. DOI: 10.1002/adfm.201200768, Advanced Functional Materials, 22, 4771, 2012

Bilder stehen zum Download bereit:
http://www.uni-kiel.de/download/pm/2012/2012-348-1.jpg
Bildunterschrift: Nanoforscher Mady Elbahri und sein Team können Nanopartikel aus Flüssigkeiten herausfiltern.
Copyright: CAU, Foto: Claudia Eulitz

http://www.uni-kiel.de/download/pm/2012/2012-348-2.jpg
Bildunterschrift: Links zu sehen ist das Nanofluid mit Goldpartikeln, rechts die gefilterte Lösung. Alle Metallpartikel sind herausgefiltert.
Copyright: CAU, Foto: Claudia Eulitz

http://www.uni-kiel.de/download/pm/2012/2012-348-3.jpg
Bildunterschrift: Die Helmholtz-Hochschul-Nachwuchsgruppe hat eine Membran entwickelt, mit der auch kleine Organismen oder Viren aus Wasser gefiltert werden können. Von links: Ahnaf Usman Zillohu, Ramzy Abdelaziz, Dr. Shahin Hamaeigohar und Professor Mady Elbahri.
Copyright: CAU, Foto: Claudia Eulitz

Kontakt:
Prof. Dr. Mady Elbahri
Telefon: 0431/880-6230
E-Mail: me@tf.uni-kiel.de
E-Mail: Mady.Elbahri@hzg.de

Dr. Boris Pawlowski | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-kiel.de
http://www.uni-kiel.de/aktuell/pm/2012/2012-348-nanosieb.shtml

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Unbemannter Raketenflug von TEXUS 51 - Fraunhofer IISB züchtet Siliziumkristall im Weltall
27.04.2015 | Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB

nachricht Forschung für „massiven Leichtbau“ geht weiter
23.04.2015 | Universität Bremen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Ist unser Universum ein Hologramm?

Zur Beschreibung des Universums braucht man möglicherweise eine Dimension weniger als es den Anschein hat. Rechnungen der TU Wien legen nun nahe, dass es sich dabei nicht bloß um einen Rechentrick handelt, sondern um eine grundlegende Eigenschaft des Raums.

Auf den ersten Blick scheint jeder Zweifel ausgeschlossen: Das Universum sieht für uns dreidimensional aus. Doch eine der fruchtbarsten Ideen der theoretischen...

Im Focus: Hummelgenom entschlüsselt

Eine Kollaboration von Forschenden unter ETH-Federführung hat das Genom von zwei kommerziell bedeutenden Hummelarten aufgeklärt. Die Resultate bieten unerwartete Einblicke in Ökologie und Evolution der Hummeln und auch der Honigbiene.

Hummeln gelten als friedfertig und fleissig. Nicht zuletzt seit es weltweit mit der Honigbiene bergab geht, ist der kommerzielle Wert dieser Insekten...

Im Focus: Elektromobilität: Ultraleichtes Kraftpaket für das elektrische Fliegen

Siemens hat einen einzigartigen Elektromotor entwickelt, der hohe Leistung mit einem minimalen Gewicht kombiniert. Durch konsequente Optimierung aller Komponenten stellt der neue Antrieb in seiner Klasse einen Weltrekord beim Leistungsgewicht auf. Dadurch kommt der routinemäßige Einsatz von elektrisch angetriebenen Flugzeugen oder Helikoptern einen großen Schritt näher.

Manchmal lässt sich eine technische Revolution ganz knapp in einer einzigen Zahl zusammenfassen. In diesem Fall lautet sie: fünf Kilowatt pro Kilogramm – das...

Im Focus: Fast and Accurate 3-D Imaging Technique to Track Optically-Trapped Particles

KAIST researchers published an article on the development of a novel technique to precisely track the 3-D positions of optically-trapped particles having complicated geometry in high speed in the April 2015 issue of Optica.

Daejeon, Republic of Korea, April 23, 2015--Optical tweezers have been used as an invaluable tool for exerting micro-scale force on microscopic particles and...

Im Focus: Von Innen nach Außen: Rätsel der galaktischen Scheiben gelöst

Ein Team von Astronomen unter der Leitung von Ivan Minchev, Wissenschaftler am Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP), hat mithilfe hochmoderner theoretischer Modelle das Rätsel um die Entwicklung der Galaxienscheiben gelöst. Die jetzt veröffentlichte Studie zeigt, dass sich Sternpopulationen gleichen Alters durch Galaxienkollisionen nach außen hin ausweiten. Ähnlich wie die Blüten einer Rose reichern sich diese Populationen schichtweise in der Galaxie an und formen so allmählich die dicke Scheibe.

„Wir können nun zum ersten Mal zeigen, dass dicke Scheiben nicht nur aus alten Sterngenerationen bestehen, sondern – in einem größeren Abstand zum...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Evolution von Materialhybridkonzepten

27.04.2015 | Veranstaltungen

Schall und Schwingung

27.04.2015 | Veranstaltungen

Energiemanager diskutieren über Zukunft des kommunalen Energiemanagements

27.04.2015 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bremer Team B-Human gewinnt zum siebten Mal infolge bei den RoboCup German Open

27.04.2015 | Förderungen Preise

Siemens steigert durch Digitalisierung die Wettbewerbsfähigkeit in der Prozessindustrie

27.04.2015 | Messenachrichten

Siemens übergibt weltweit größte Offshore-Netzanbindung an TenneT

27.04.2015 | Energie und Elektrotechnik