Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Eigenschaften nach Belieben verändern

06.11.2012
Entdeckung eines revolutionären, neuen Geltyps
Nach Belieben die Transparenz, die elektrischen Eigenschaften oder die Festigkeit eines Gels verändern: Dies verspricht eine Entdeckung, die Forschende mit der Unterstützung des Schweizerischen Nationalfonds (SNF) gemacht haben. Das stellt einen wichtigen Fortschritt dar, da Gele häufig im Gesundheitsbereich, in High-Tech-Materialien und in der kosmetischen Industrie verwendet werden.

Bei einem Gel denkt man vor allem an ausgefallene Frisuren. In Wahrheit aber sind diese Materialien vielerorts anzutreffen: in Kontaktlinsen, Sensoren, verschiedenen Tinten, medizinischen Elektroden und in Brustimplantaten. Für Forschende und Produktehersteller sind sie aufgrund ihrer extremen Saugfähigkeit sowie ihrer Geschmeidigkeit und Haftfestigkeit von Interesse. Da sie aus einem Netzwerk solider Teilchen bestehen, können sie bis zu 99 Prozent Flüssigkeit zurückbehalten, ohne dass sich ihre Form verändert.
In einem kürzlich publizierten Artikel (*) erklären Wissenschaftler der ETH Lausanne, wie es ihnen gelungen ist, zwei unterschiedliche Gele in einem neuen Material zusammenzuführen, dessen Eigenschaften fast nach Belieben kontrolliert und verändert werden können.

Wie auf Kommando
Ausgangspunkt des neuen Materials war die vom SNF-Förderprofessor Giuseppe Foffi gemachte Entdeckung, dass die Durchsichtigkeit der Augenlinse von der Mischung zweier Proteine mit bestimmten Eigenschaften abhängt. Foffi hat die Resultate seiner Forschung auf Gele im Allgemeinen übertragen und kann nun voraussagen, wie sich zwei Materialien zu einem neuen Geltyp zusammenfügen.
Ein solches, von den Forschenden «Bigel» genanntes Material, hat die Forschungsgruppe um Erika Eiser in Cambridge nun hergestellt. Die Forschenden haben dafür mittels einer Spezialmethode DNS-Fragmente mit Nanopartikeln zusammengebracht. Je nach Art der Partikel, die mit der DNS verbunden werden, entstehen Gele mit definierten Eigenschaften.

Reversible Eigenschaften
Wird die Grösse des mikroskopischen Teilchennetzes des Bigels verändert, so wandeln sich dessen optische Eigenschaften. Die Physiker können dadurch festlegen, auf welches Licht das Gel reagiert, indem es mehr oder weniger undurchsichtig wird. Eine interessante Eigenschaft im Bereich der Photonik, wenn es darum geht, die Übertragung der Lichtsignale gezielt zu verstärken oder abzuschwächen. Dieselbe Art von Formbarkeit ist auch bei elektrischen Eigenschaften vorstellbar.
Ein weiterer möglicher Vorteil von Bigelen ist ihre Reversibilität: Es genügt, das Bigel zu erwärmen, um es in seine Komponenten zu zerlegen. Deshalb kann sich Foffi Materialien vorstellen, deren Eigenschaften von der Temperatur abhängen.

Unzählige Möglichkeiten
Die Bigele ebnen den Weg für zahlreiche Anwendungen. Die Eigen-schaften der neuen Materialien werden durch das Zusammenbringen von Molekülen mit bestimmten elektromagnetischen Eigenschaften beeinflusst, aber auch durch Veränderungen in der Geometrie des Teilchennetzes. «Diese Methoden lassen sich nicht nur bei Gelen, sondern auch bei vielen anderen Materialien anwenden, zum Beispiel bei Schäumen und Tinten», sagt Foffi. Er rechnet damit, dass er bei der Erforschung dieser Stoffe vom Mikro- in den Nanobereich übergehen wird. Zudem möchte er allfällige «Trigele» und andere «Polygele» untersuchen.

(*) Francesco Varrato, Lorenzo Di Michele, Maxim Belushkin, Nicolas Dorsaz, Simon H. Nathan, Erika Eiser and Giuseppe Foffi (2012). Arrested demixing opens novel route from gels to bigels. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS): doi 10.1073/pnas.1214971109
(als PDF beim SNF erhältlich; E-Mail: com@snf.ch)

Kontakt
Prof. Giuseppe Foffi
Institut de physique théorique
Ecole polytechnique fédérale de Lausanne
CH-1015 Lausanne
Tél.: +41 (0)21 693 65 64
E-mail: giuseppe.foffi@epfl.ch

Abteilung Kommunikation | idw
Weitere Informationen:
http://www.snf.ch

Weitere Berichte zu: Brustimplantate DNS-Fragmente Gel Geltyp SNF Teilchennetz medizinische Elektroden

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Kostformen im Vergleich: Für Menschen mit Diabetes ist die Mittelmeer-Diät besonders gut geeignet
19.01.2018 | Deutsches Institut für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke

nachricht Vielversprechender Malaria-Wirkstoff erprobt
19.01.2018 | Eberhard Karls Universität Tübingen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit dem Betriebsrat von RWG Sozialplan - Zukunftsorientierter Dialog führt zur Einigkeit

19.01.2018 | Unternehmensmeldung

Open Science auf offener See

19.01.2018 | Geowissenschaften

Original bleibt Original - Neues Produktschutzverfahren für KFZ-Kennzeichenschilder

19.01.2018 | Informationstechnologie