Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Forschung im Nanokosmos - Lehrstuhl entwickelt neue Methode zur Herstellung kleinster Röhrchen

16.03.2006


Nano. Kaum ein anderer Begriff ist in der wissenschaftlichen Medienberichterstattung häufiger zu finden. Nano ist innovativ. Nano ist in. Den eigentliche finanziellen und materiellen Aufwand, der in dieser Forschung steckt, kennen nur wenige. Einer von ihnen ist Prof. Dr. Ulrich vom Institut für Verfahrenstechnik (TVT) der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg. Seit gut zwei Jahren forschen er und seine Kollegen im Bereich der Nanowissenschaften an Kristallstrukturen. Sein Ziel ist es, kleinste Röhrchen zu generieren, über deren Zusammensetzung und Eigenschaften man selbst bestimmen kann.




Ulrichs Vorhaben baut auf Erkenntnissen, auf die das Team durch Zufall gestoßen ist. "Bei mehreren unserer Reaktionsversuche mit Hydraten, das sind Kristalle, die in ihrem Konstrukt Wasser in das Kristallgitter eingelagert haben, ist ein Filz aus vielen Nadeln entstanden. Damals war es unser Anliegen, diese Nadeln zu beseitigen", blickt Ulrich zurück. Irgendwann ist man auf die Idee gekommen, den Filz genauer zu untersuchen. Dabei haben die Wissenschaftler festgestellt, dass es sich um kleinste Röhrchen handelt, Nanoröhrchen.



Stabil, belastbar und dennoch winzig

Diese sogenannten Nanotubes werden in der Wissenschaft aus anderen Materialien und über andere Wege schon seit einigen Jahren hergestellt. Typisch sind die Durchmesser der Röhren von weniger als 100 Nanometern. Ihre Einsatzgebiete sehen Experten hauptsächlich in der Elektrotechnik, der Kunststoffindustrie und der Pharmazie. Größere Bedeutung erlangten in den letzten Jahren vor allem Nanoröhrchen auf Kohlenstoffbasis. Sie gelten als stabil und belastbar, doch haben sie einen entscheidenden Nachteil. Wissenschaftler sind mit diesem Stoff materialgebunden und müssen mit dessen Eigenarten leben.

"Wir wollen Nanoröhrchen entwickeln, bei denen wir selbst entscheiden können, aus welchem Material sie bestehen", führt Ulrich ein. Das Team hat sich für die Stoffgruppe der Solvate entschieden. "Solvate umfassen alle kristallinen Stoffe, die in ihrem Kristallgitter Flüssigkeiten einlagern können." Um das Ausgangsmaterial anzupassen, wird durch die Neuanpassung der Experimentierumgebung, beispielweise durch die Veränderung der Temperatur oder der Luftfeuchtigkeit, eine Abgabe oder Zunahme der Flüssigkeitsanteile in der Kristallstruktur hervorgerufen. "So lässt sich unter anderem der Solvatzustand beeinflussen", fährt Ulrich fort.

Im Team kamen nun viele Fragen auf: Wie kann man diese Röhrchen weiter verkleinern? Wie kann man gezielt die Eigenschaften bei der Kristallisation beeinflussen und zuverlässig steuern? Funktioniert die Herstellung auch mit anderen Kristallstrukturen? Kann man die Größe des Durchmessers gezielt vorherbestimmen? "Diese Fragen wollen wir klären. Wir müssen erst einmal begreifen, welche Prozesse man wie steuern kann. Die Hauptarbeit liegt da noch vor uns."

Neue Möglichkeiten für Wissenschaft und Wirtschaft

Ziel ist es, den Durchmesser der Tubes von derzeit 300 Nanometer auf 100 Nanometer zu verkleinern. "Außerdem wollen wir versuchen, die Röhrchen zu verschließen", erklärt Ulrich weiter zum Projekt. Die daraus entstehenden Container, sogenannte Nanocontainer, könnten vor allem in der Pharmazeutische Anwendung interessant sein. Durch Impfungen könnten z. B. diese mit dem Impfstoff gefüllten Container mit zeitlicher Verzögerung langsam in den menschlichen Körper abgegeben werden. Die Röhre an sich würde sich ebenfalls zeitlich verzögert auflösen. Dazu müssen Röhrchen entwickelt werden, die perfekt auf den menschlichen Körper abgestimmt sind und entsprechend reagieren. "Der Impfstoff dürfte nicht zu schnell abgegeben werden, um Vergiftungserscheinungen zu vermeiden. Geht der Stoff zu langsam ins Blut über, wäre er wirkungslos", weiß Ulrich.
Er sieht viele weitere Einsatzmöglichkeiten für Nanoröhrchen auf Solvatbasis. Das sei seiner Ansicht nach wie bei den Kohlenstoffröhrchen nicht nur auf pharmazeutische Entwicklungen beschränkt.

Problematisch sind vor allem die Analyseverfahren. "Röhrchen herzustellen, ist die eine Sache. Zu beweisen, dass man wirklich zu einem bestimmten Ergebnis gekommen ist und dass es sich um reproduzierbare Vorgänge handelt, ist eine andere." Diese Analytik sei teuer und aufwändig. Um sie dennoch durchführen zu können, arbeitet das Team um Ulrich mit anderen Projekten der Universität zusammen. "Wir können auf die Technik anderer Fachbereiche zugreifen. Das spart Zeit und Geld." Letzteres wird im übrigen vom Land Sachsen-Anhalt ihm Rahmen der Exzellenzinitiative zur Verfügung gestellt. 2008 sollen dann erste Ergebnisse vorliegen.

Weitere Informationen:
Prof. Dr.-Ing. habil. Joachim Ulrich
Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
FB Ingenieurwissenschaften, Institut für Verfahrenstechnik/TVT
Tel.: 0345 55-28400
Fax.: 0345 55-27358
E-Mail: joachim.ulrich@iw.uni-halle.de

Dr. Margarete Wein | idw
Weitere Informationen:
http://www.iw.uni-halle.de

Weitere Berichte zu: Durchmesser Kristallstruktur Nano Nanometer Nanoröhrchen Röhrchen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Neues Verfahren bringt komplex geformte Verbundwerkstoffe in die Serie
23.01.2017 | Evonik Industries AG

nachricht Fraunhofer-Institute entwickeln zerstörungsfreie Qualitätsprüfung für Hybridgussbauteile
19.01.2017 | Fraunhofer IFAM

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wie der Nordatlantik zum Wärmepirat wurde

23.01.2017 | Geowissenschaften

Immunabwehr ohne Kollateralschaden

23.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

23.01.2017 | Physik Astronomie