Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

TUHH-Beitrag „Switchable imbibition in nanoporous gold“ erscheint in Nature Communications

12.08.2014

Schwämme saugen Flüssigkeiten auf – Gold auch. Wissenschaftler der Technischen Universität Hamburg (TUHH) und des Helmholtzzentrums Geesthacht haben erstmals das Aufsaugverhalten von nanoporösem Gold für Flüssigkeiten untersucht.

Dabei haben die Forscher um Professor Patrick Huber und Professor Jörg Weissmüller im Sonderforschungsbereich 986 „Maßgeschneiderte Multiskalige Materialsysteme“ ein völlig neuartiges Phänomen entdeckt. Die Ergebnisse ihrer Studie beschreiben die Forscher in dem renommierten Wissenschaftsjournal „Nature Communications“ im Juli 2014.


Durch elektrische Veränderung der Oberflächenspannung wird poröses Gold zur Nanopumpe für eine elektrolytische Flüssigkeit. Grafik: Huber

Wenn sie an den Metallschwamm ein Kabel anklemmen und eine elektrische Spannung anlegen, können sie das Aufsaugen von Flüssigkeiten kontrolliert an- und wieder abschalten. Die Entdeckung könnte wegweisend sein für zukünftige Anwendungen miniaturisierter Pumpen in Bausteinen der Mikro- und Nanofluidik, beispielsweise in implantierten Insulinpumpen oder in Blutanalysen mit nur einem Blutstropfen.

Die Oberflächenspannung, die sogenannte Kapillarität, zählt zu den dominierenden Kräften, die auf Flüssigkeiten einwirken. Sie führt beispielsweise dazu, dass Schwämme Flüssigkeiten aufsagen. Dieses Tränken eines porösen Mediums kann auf kleinen Skalen besonders gut dazu benutzt werden, um Flüssigkeiten zu pumpen. Der Vorgang ist jedoch durch statische, nur schwer zu verändernde Größen, wie die Geometrie des porösen Mediums, die Kapillarität und die Fließfähigkeit der Flüssigkeit bestimmt. Dies erschwert eine aktive, dynamische Kontrolle des Prozesses.

Die Forscher vom Institut für Werkstoffphysik und -technologie der TUHH zeigen nun für nanoporöses Gold, dass das Tränken mit einer Flüssigkeit durch elektrische Veränderung der Oberflächenspannung ein- und ausgeschaltet werden kann. Indem kleine elektrische

Steuerungsspannungen an den metallischen Schwamm angelegt werden, kann das Aufsagen einer Flüssigkeit beschleunigt, verlangsamt oder gestoppt werden. Gleichzeitig zeigen die Messungen des Flüssigkeitsstroms und des elektrischen Stroms in dem Nanoschwamm, dass einfache Skalengesetze für das Aufsaugen der Flüssigkeit und für den elektrischen Ladungstransport durch das poröse Gold gelten.

Aufgrund seiner hohen elektrischen Leitfähigkeit sowie seiner offenen Pfade für Flüssigkeits- und ionischen Transport kann nanoporöses Gold genutzt werden, um steuerbare Nanopumpen oder Durchflusssensoren für kleinste Mengen von Flüssigkeiten zu bauen. Solche Bauelemente sind unter anderem für das „Lab-on-a-Chip“-Konzept, bei dem ein komplettes Labor auf einer Chipkarte Platz findet, von großer Bedeutung.

Titel: „Switchable imbibition in nanoporous gold“
Autoren: Yahui Xue, Jürgen Markmann, Huiling Duan, Jörg Weissmüller & Patrick Huber
Journal: Nature Communications 5, 4237 (2014).
PDF: http://www.nature.com/ncomms/2014/140701/ncomms5237/abs/ncomms5237.html

Weitere Informationen:

http://www.tuhh.de

Jasmine Ait-Djoudi | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Der gestapelte Farbsensor
17.11.2017 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

nachricht Gefragtes Werkstoff-Knowhow: Fraunhofer LBF baut Elastomer-Forschung aus
16.11.2017 | Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte