Studie zur Anordnung von Nanocontainern gehört zu besten Arbeiten in Optik und Photonik

Die münstersche Studie, an der Wissenschaftler um die Professorinnen Cornelia Denz (Physikerin) und Luisa De Cola (Chemikerin) beteiligt waren, hat es sogar auf die Titelseite der Sonderausgabe geschafft – eine besondere Ehre. „Wir freuen uns sehr, dass die hierarchische Anordnung von Molekülen durch Licht derartig gut von der Forschergemeinschaft aufgenommen wurde“, unterstreicht Physiker Mike Wördemann, der an der Studie maßgeblich beteiligt war.

„Diese interdisziplinäre Arbeit war nur durch die erstklassige Zusammenarbeit zwischen Physik und Chemie möglich.“ Die Studie wurde im Rahmen des ersten deutsch-chinesischen Transregio-Sonderforschungsbereiches (TRR 61) der Deutschen Forschungsgemeinschaft durchgeführt, gemeinsam mit dem Center for Nonlinear Science an der Universität Münster.

Das Team von Wissenschaftlern hat eine neuartige Methode entwickelt, kleinste Nanocontainer anzuordnen, die in Hohlräumen in ihrem Inneren verschiedenste „Gastmoleküle“ wie beispielsweise Medikamente oder andere Wirkstoffe transportieren können. Dabei ist es nicht nötig, die Container zu berühren: Die Steuerung erfolgt allein durch Licht – mit sogenannten optischen Pinzetten – aus einem nicht sichtbaren, infraroten Hochleistungslaser quasi „von Geisterhand“. So entstehen völlig neue Möglichkeiten der hochpräzisen Kontrolle von künstlichen, nanostrukturierten Materialien. Zu medizinischen Anwendungen könnte etwa die Füllung der Container – ob Medikament oder Wirkstoff – präzise positioniert und in ihrer Wirkung exakt gesteuert werden.

Die grundlegende Idee wurde von den Forschern bereits im August in dem interdisziplinären Fachmagazin „Advanced Materials“ publiziert. Inspiriert von den universellen Prinzipien der Selbstorganisation der Natur, ordneten die Wissenschaftler die Container, die hochgradig geordnete „Gastmoleküle“ enthielten, ihrerseits in einer geordneten Struktur an und erzeugten damit eine sogenannte hierarchische supramolekulare Anordnung. Mit der von Physikern und Chemikern in enger Zusammenarbeit entwickelten Methode ist es erstmals möglich, jeden einzelnen Nanocontainer direkt zu steuern und mit größtmöglicher Präzision im Nanometerbereich anzuordnen.

Eine Besonderheit der Container ist deren innerer Aufbau mit unzähligen streng geordneten Hohlräumen, die mit unterschiedlichsten „Gastmolekülen“ befüllt werden können. Alleine dieser hohe Grad an Ordnung auf der Nanometerskala könne zu faszinierenden neuen Eigenschaften der entstehenden Materialien führen, die mit den „Gastmolekülen“ alleine nicht realisiert werden könnten, schreiben die Wissenschaftler.

Literatur:

Originalveröffentlichung in Advanced Materials:
Woerdemann, M.; Gläsener, S.; Hörner, F.; Devaux, A.; Cola, L. D. und Denz, C.: Dynamic and reversible organization of zeolite L crystals induced by holographic optical tweezers. Adv. Mater., 2010, 22, 4176-4179; DOI: 10.1002/adma.201001453
Zusammenfassung als „Highlight“ in Optics and Photonics News (Optics in 2010):
Woerdemann, M.; Devaux, A.; De Cola, L. & Denz, C.: Managing hierarchical supramolecular organization with holographic optical tweezers. OPN (Optics in 2010), 2010, 21, 40
http://www.uni-muenster.de/imperia/md/content/physik_ap/denz/publikationen/2010/
16_woerdemann.pdf