Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die "Tinte" mit den zwei Gesichtern

22.02.2010
Materialwissenschaftler der Universität Jena entdecken "universelles selbstorganisierendes Molekül"

In der Natur wird sie seit Milliarden von Jahren genutzt: die sogenannte Selbstorganisation. Einzelne zufällig angeordnete Moleküle organisieren sich wie von selbst zu einer geordneten Struktur. Die Ordnung in natürlichen Eiweißen, Zellmembranstrukturen oder, wie einige Forscher meinen, der Ursprung des Lebens selbst, basieren auf dieser Selbstorganisation von Molekülen. Die treibende Kraft für diese Selbstorganisation ist physikalischer Natur: die sogenannten Van-der-Waals-Kräfte zwingen die Moleküle, sich zu ordnen.

Materialwissenschaftler nutzen solche "Selbstassemblierungs-Effekte" seit Jahren, z. B. um die Eigenschaften von Materialoberflächen gezielt einzustellen. So entstehen mittels selbstorganisierender Monoschichten (SAM), die nur eine Molekülschicht dick sind, wasser- oder schmutzabweisende Materialien - je nachdem, wie die Schwanzgruppe der SAM-Moleküle aufgebaut ist. Letzteres wird als Funktionalität des SAMs bezeichnet. Mit ihrem anderen Ende - der Kopfgruppe - haften SAM-Moleküle fest an der Materialoberfläche. Mittels spezieller Drucktechniken, wie der Mirkostempeltechnik, lassen sich mit den SAMs auch komplex strukturierte Materialoberflächen herstellen. Die SAM-Moleküle dienen dann als eine Art "Tinte", mit der auf die Materialoberfläche Mikro-Muster gedruckt werden, um bestimmte Materialeigenschaften zu erreichen.

Der Nachteil von SAM-Molekülen ist, dass sie mit ihrer Kopfgruppe meist nur an einem Material, z. B. Gold, haften können und die Schwanzgruppen nur eine bestimmte Funktionalität erlauben. Wenn man eine SAM-Schicht auf einem anderen Material erzeugen möchte oder andere Funktionalität braucht, müssen neue SAM-Moleküle hergestellt werden. Da das aufwendig und teuer ist, träumen Materialwissenschaftler seit langem von einem universellen SAM-Molekül, das auf allen Materialoberflächen haftet und dessen Funktionalität sich beliebig einstellen lässt.

Materialwissenschaftlern von der Universität Jena ist es in Zusammenarbeit mit Forschern vom Max-Planck-Institut für Chemische Ökologie in Jena nun gelungen, diesem Ziel einen großen Schritt näher zu kommen. Diese Entdeckung ist heute (22.02.) in der internationalen Fachzeitschrift "SMALL" veröffentlicht worden. Dr. Rahila Bhat, Prof. Dr. Klaus Jandt und Mitarbeiter des Instituts für Materialwissenschaft und Werkstofftechnologie (IMT) der Friedrich-Schiller-Universität Jena verwendeten dazu das Molekül N-(3-diethylphosphatoxy) propyl-11-mercaptoundecanamide (PPMA) zum ersten Mal als "Tinte" in mikrogestempelten SAMs. Die zwei verschiedenen Enden des PPMA-Moleküls wurden geschickt als zwei verschiedene Kopfgruppen verwandt, um auf einem Metall (Gold) oder einer Keramik (Titandioxid) SAMs zu bilden. Werden diese SAMs dann mit Enzymen behandelt, lassen sich unkompliziert verschiedene Funktionalitäten der SAMs erzeugen, wie Bhat und Jandt zeigen konnten.

Nach dem römischen Gott mit den zwei Gesichtern Janus nennen die Jenaer Materialforscher ihre innovative Materialtechnologie den Janus-SAM (JSAM). "Wegen der Vielseitigkeit der Janus-SAMs wird dieser innovative Ansatz voraussichtlich erhebliche Auswirkungen darauf haben, wie SAMs in Zukunft für Forschung und Anwendung hergestellt werden", sagt Prof. Jandt, der Direktor des IMT. Kein Wunder also, dass die Jenaer Materialforscher ein Patent für diese neue Technologie beantragt haben und auf großes Interesse von Forschungseinrichtungen und Industrie hoffen.

Originalpublikation:
"The Janus-SAM Approach for the Flexible Functionalization of Gold and Titanium Oxide Surfaces". Rahila Bhat, Stephan Sell, Ralf Wagner, Jiantao Zhang, Changjiang Pan, Bora Garipcan, Wilhelm Boland, Jörg Bossert, Elisabeth Klemm, Klaus D. Jandt. SMALL, 10.1002/smll.200900670. Ausgabe vom 22.02.2010
Kontakt:
Prof. Dr. Klaus Jandt
Institut für Materialwissenschaft und Werkstofftechnologie (IMT) der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Löbdergraben 32, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 947730
E-Mail: k.jandt[at]uni-jena.de

Axel Burchardt | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Die steifsten Leichtbaumaterialien überhaupt
12.12.2018 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Künstliches Perlmutt nach Mass
12.12.2018 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Tödliche Kombination: Medikamenten-Cocktail dreht Krebszellen den Saft ab

Zusammen mit einem Blutdrucksenker hemmt ein häufig verwendetes Diabetes-Medikament gezielt das Krebswachstum – dies haben Forschende am Biozentrum der Universität Basel vor zwei Jahren entdeckt. In einer Folgestudie, die kürzlich in «Cell Reports» veröffentlicht wurde, berichten die Wissenschaftler nun, dass dieser Medikamenten-Cocktail die Energieversorgung von Krebszellen kappt und sie dadurch abtötet.

Das oft verschriebene Diabetes-Medikament Metformin senkt nicht nur den Blutzuckerspiegel, sondern hat auch eine krebshemmende Wirkung. Jedoch ist die gängige...

Im Focus: Lethal combination: Drug cocktail turns off the juice to cancer cells

A widely used diabetes medication combined with an antihypertensive drug specifically inhibits tumor growth – this was discovered by researchers from the University of Basel’s Biozentrum two years ago. In a follow-up study, recently published in “Cell Reports”, the scientists report that this drug cocktail induces cancer cell death by switching off their energy supply.

The widely used anti-diabetes drug metformin not only reduces blood sugar but also has an anti-cancer effect. However, the metformin dose commonly used in the...

Im Focus: New Foldable Drone Flies through Narrow Holes in Rescue Missions

A research team from the University of Zurich has developed a new drone that can retract its propeller arms in flight and make itself small to fit through narrow gaps and holes. This is particularly useful when searching for victims of natural disasters.

Inspecting a damaged building after an earthquake or during a fire is exactly the kind of job that human rescuers would like drones to do for them. A flying...

Im Focus: Neuartige Lasertechnik für chemische Sensoren in Mikrochip-Größe

Von „Frequenzkämmen“ spricht man bei speziellem Laserlicht, das sich optimal für chemische Sensoren eignet. Eine revolutionäre Technik der TU Wien erzeugt dieses Licht nun viel einfacher und robuster als bisher.

Ein gewöhnlicher Laser hat genau eine Farbe. Alle Photonen, die er abstrahlt, haben genau dieselbe Wellenlänge. Es gibt allerdings auch Laser, deren Licht...

Im Focus: Topological material switched off and on for the first time

Key advance for future topological transistors

Over the last decade, there has been much excitement about the discovery, recognised by the Nobel Prize in Physics only two years ago, that there are two types...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

ICTM Conference 2019 in Aachen: Digitalisierung als Zukunftstrend für den Turbomaschinenbau

12.12.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Januar und Februar 2019

11.12.2018 | Veranstaltungen

Eine Norm für die Reinheitsbestimmung aller Medizinprodukte

10.12.2018 | Veranstaltungen

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

Biofilme generieren ihre Nährstoffversorgung selbst

12.12.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Tanz mit dem Feind

12.12.2018 | Physik Astronomie

Künstliches Perlmutt nach Mass

12.12.2018 | Materialwissenschaften

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