Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schlaufenlos zum Gel

09.06.2016

Gele gehören längst zu unserem Alltag, kommen in den verschiedensten Produkten vor. Aber warum werden Gele überhaupt fest? Warum können sich die gelbildenden Teilchen nicht mehr frei wie in einer Flüssigkeit bewegen? Diese Fragen beschäftigen die Wissenschaft bereits seit Jahrzehnten. Einer Gruppe von Forschern der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf konnte nun nachweisen, dass diese Eigenschaft von Gelen gerichteten Teilchenketten in ihrer netzwerkartigen Struktur geschuldet ist. Ihre Ergebnisse haben sie nun in dem renommierten Journal Nature Communications* veröffentlicht.

Für diesen Nachweis untersuchten die Wissenschaftler als Modellsystem ein Gel, welches aus einer Mischung von Kolloiden, also Teilchen, die nur tausendstel Millimeter klein sind, und noch kleineren Makromolekülen, sogenannten Polymeren, entsteht. Bevor die flüssige Mischung zum Gel wird, können sich alle Teilchen frei bewegen.


Kolloidales Gel aufgenommen mit einem Konfokalmikroskop. Die Bildung eines solchen Gels geht einher mit gerichteten Ketten aus Teilchen (hier rot illustriert), die das gesamte System durchspannen.

Bild: Ronja Capellmann, Michael Schmiedeberg

Die Kolloide stoßen sich dabei in der Regel ab. Kommen sie sich jedoch so nahe, dass selbst die kleineren Polymere nicht mehr dazwischen passen, werden sie von diesen noch dichter zusammengeschoben. Dadurch bilden sich Kolloidketten.

Formt sich aus diesen Ketten ein komplexes Netzwerk im gesamten System, entsteht ein Gel – so lautete zumindest die bisherige Annahme.

... mehr zu:
»Gel »Kolloiden »Netzwerk »Teilchen »Zahnpasta

Denn die Wissenschaftler aus Erlangen und Düsseldorf haben jetzt herausgefunden, dass die Teilchenketten eine bestimmte Form haben müssen, um ein Gel zu bilden: Sie müssen gerichtet sein, das heißt, sie müssen sich ohne Schlaufen durch das System ziehen.

Bildlich gesprochen kann man sich das so vorstellen: Läuft man entlang einer gerichteten Kette, durchwandert man das System nur in eine Richtung, bei Schlaufen hingegen wäre man gezwungen, auch Schritte zurück zu machen. Durch diese gerichteten Teilchenketten, die dem System im Gegensatz zu Schlaufen Stabilität verleihen, entsteht die feste Eigenschaft des Gels.

Die Ergebnisse sind von großer Bedeutung für das Verständnis der Materialeigenschaften von Gelen, die zum Beispiel Zahnpasta, Gelatine und vielen anderen Kosmetik- und Lebensmittelprodukten beigemischt werden, um sie zu stabilisieren.

„Wir konnten zudem nachweisen, dass Gele dazu neigen, sich zusammenzuziehen, sobald es systemdurchspannende Teilchenketten gibt“, sagt Prof. Dr. Michael Schmiedeberg vom Institut für Theoretische Physik. „Das Wissen darum könnte dazu beitragen, die Herstellungsprozesse von Lebensmitteln noch zu verbessern.“

*Nature Communications: http://dx.doi.org/10.1038/NCOMMS11817

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Michael Schmiedeberg
Tel.: 09131/85-28449
michael.schmiedeberg@fau.de

Dr. Susanne Langer | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.fau.de/

Weitere Berichte zu: Gel Kolloiden Netzwerk Teilchen Zahnpasta

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Heiß & kalt – Gegensätze ziehen sich an
25.04.2017 | Universität Wien

nachricht Astronomen-Team findet Himmelskörper mit „Schmauchspuren“
25.04.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

Jenaer Akustik-Tag: Belastende Geräusche minimieren - für den Schutz des Gehörs

27.04.2017 | Veranstaltungen

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

VLC 200 GT von EMAG: Neue passgenaue Dreh-Schleif-Lösung für die Bearbeitung von Pkw-Getrieberädern

27.04.2017 | Maschinenbau

Induktive Lötprozesse von eldec: Schneller, präziser und sparsamer verlöten

27.04.2017 | Maschinenbau

Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

27.04.2017 | Informationstechnologie