Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie von Zauberhand geschaffen – Das Wachstum von Silikat-Nanokanälen

11.01.2011
Kristalle sind hochgeordnete Strukturen, die von allein entstehen können. Ähnlich wachsen und verbinden sich auch winzig kleine Silikat-Röhren, die wichtig sind für viele Anwendungen in der Nanotechnologie.

Die einzelnen Röhren besitzen nur einen Durchmesser von rund drei Nanometern. Ein Nanometer entspricht einem Millionstel Millimeter. Wissenschaftler des Exzellenzclusters „Nanosystems Initiative Munich“ (NIM) an der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München haben nun eine Methode entwickelt, mit der sie diesen Strukturen trotz ihrer geringen Größe direkt beim Wachsen zusehen können. Zudem entstanden bisher einmalig große Flächen, die für zahlreiche potenzielle Anwendungen interessant sind, etwa als mit medizinischen Wirkstoffen versehene Implantate. (Nature Nanotechnoloy online 10. Januar 2011)

Die Die Arbeitsgruppen von Professor Christoph Bräuchle und Professor Jens Michaelis – beide Department für Chemie der LMU – setzen für die Untersuchung längliche, fluoreszierende Farbstoffmoleküle ein, die sich der Länge nach in die Nanokanäle einlagern. Durch Polarisationsfluoreszenzmikroskopie mit Hilfe eines speziellen konfokalen Laserscanning-Mikroskops können die Wissenschaftler die Orientierung der Farbstoffmoleküle erkennen und von dieser direkt auf die Ausrichtung der Silikat-Röhren schließen. Die Größe solcher orientierter Bereiche (in den Achsen x,y) und ihre Stapelung (in z) konnte zusätzlich mit einem Rasterkraftmikroskop ermittelt werden.

Besonders interessant ist jedoch, dass die Experimentatoren direkt zusehen konnten, wie schnell sich neue Kanäle bilden und wie sich die Struktur erweitert, sozusagen in Echtzeit. Dabei beobachteten sie, dass Temperatur und Feuchtigkeit großen Einfluss auf das Wachstum ausüben. Während sich beispielsweise bei 35°C innerhalb von Minuten Domänen von einigen Mikrometern Ausmaß bildeten, wuchsen die Strukturen bei 25°C langsam, aber stetig über Stunden, und es entstanden bisher einmalig große Flächen mit bis zu 0,3 Millimetern Länge.

Dank dieser Echtzeit-Methode konnten die Wissenschaftler außerdem die Schritte vom Ausgangszustand, einer sogenannten lamellaren Struktur aus zweidimensionalen Schichten aus Silikat, bis zu den dreidimensional angeordneten Silikat-Nanokanälen in einer sogenannten hexagonalen Struktur beobachten. Dabei erkannten sie, dass diese Umstrukturierung überall dort startet, wo die hexagonale Kanalstruktur auf bereits bestehende lamellare Bereiche trifft, die sich dann schlagartig umwandeln.

Nanokanal-Strukturen in dieser erstmals erreichten Größenordnung sind für zahlreiche potenzielle Anwendungen interessant. So lassen sie sich möglicherweise in der Medizin mit Wirkstoffen versehen als Implantate einsetzen. Ähnlich einem Sieb könnten sie im Labor komplexe Molekülgemische auftrennen oder als Katalysatoren chemische Reaktionen ermöglichen. Durch die Einlagerung bestimmter Moleküle in die Nanokanäle entstehen spezielle optische Effekte, die für den Einsatz in der Nanooptik von Nutzen sind. (NIM)

Publikation:
“Visualization of the self-assembly of silica nanochannels reveals growth mechanism”
Christophe Jung, Peter Schwaderer, Mark Dethlefsen, Ralf Köhn, Jens Michaelis, Christoph Bräuchle

Nature Nanotechology online, 09. Januar 2011

Ansprechpartner:
Prof. Christoph Bräuchle
Department Chemie
Ludwig-Maximilians-Universität München
Tel.: 089-2180-77549
E-Mail: Christoph.Braeuchle@cup.uni-muenchen.de

Luise Dirscherl | Uni München
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Klimafolgenforschung in Hannover: Kleine Pflanzen gegen große Wellen
17.08.2018 | Leibniz Universität Hannover

nachricht Forschende entschlüsseln das Alter feiner Baumwurzeln
17.08.2018 | Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Farbeffekte durch transparente Nanostrukturen aus dem 3D-Drucker

Neues Design-Tool erstellt automatisch 3D-Druckvorlagen für Nanostrukturen zur Erzeugung benutzerdefinierter Farben | Wissenschaftler präsentieren ihre Ergebnisse diese Woche auf der angesehenen SIGGRAPH-Konferenz

Die meisten Objekte im Alltag sind mit Hilfe von Pigmenten gefärbt, doch dies hat einige Nachteile: Die Farben können verblassen, künstliche Pigmente sind oft...

Im Focus: Color effects from transparent 3D-printed nanostructures

New design tool automatically creates nanostructure 3D-print templates for user-given colors
Scientists present work at prestigious SIGGRAPH conference

Most of the objects we see are colored by pigments, but using pigments has disadvantages: such colors can fade, industrial pigments are often toxic, and...

Im Focus: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Im Focus: Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

Computersimulationen zeigen neues Verhalten von Antiskyrmionen bei zunehmenden elektrischen Strömen

Skyrmionen sind magnetische Nanopartikel, die als vielversprechende Kandidaten für neue Technologien zur Datenspeicherung und Informationsverarbeitung gelten....

Im Focus: Unraveling the nature of 'whistlers' from space in the lab

A new study sheds light on how ultralow frequency radio waves and plasmas interact

Scientists at the University of California, Los Angeles present new research on a curious cosmic phenomenon known as "whistlers" -- very low frequency packets...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

LaserForum 2018 thematisiert die 3D-Fertigung von Komponenten

17.08.2018 | Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2018

16.08.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Bionik im Leichtbau

17.08.2018 | Verfahrenstechnologie

Klimafolgenforschung in Hannover: Kleine Pflanzen gegen große Wellen

17.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

HAWK-Ingenieurinnen und -Ingenieure entwickeln die leichteste 9to-LKW-Achse ihrer Art

17.08.2018 | Messenachrichten

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics