Forscher von der Eindhoven University of Technology haben chemische Katalysatoren entwickelt, die durch mechanische Reize in Aktion gesetzt werden. Mit derartigen Katalysatoren könnten in Zukunft womöglich selbstheilende Materialien konstruiert werden, die Risse und Beschädigungen sofort zu reparieren beginnen, nachdem sie durch mechanische Belastung entstanden sind.

Grundlage des Katalysators von Rint Sijbesma und Kollegen sind Silber- oder Rutheniumatome, die zwischen zwei langen Polymerketten eingespannt sind. Wird diese Konstruktion in einer Lösung mechanisch belastet – etwa durch Ultraschall, der darin explosiv kollabierende Blasen erzeugt –, so werden beide Ketten gedehnt, wobei schließlich eine der schwachen Metall-Polymerverbindungen unter Druck aufbricht. Erst die dabei frei werdenden zwei Bruchstücke des ursprünglichen Konstruktes besitzen dann katalytische Aktivität.

Von dem um ein Silberatom konstruierten Katalysator bricht dabei zum Beispiel ein Kettenfragment ab, das eine Umesterungsreaktion katalysiert, wie sie etwa bei der Synthese von Biotreibstoffen eine Rolle spielt. Das auf Ruthenium basierende Konstrukt von Sijbesma und Kollegen katalysiert dagegen nach dem Auseinanderbrechen eine Alkenmetathese, die in der industriellen Synthese- und Petrochemie große Bedeutung hat.

Die kontrollierte Aktivierbarkeit von Katalysatoren ist für eine effektive Nutzung sehr wichtig. Bisher gelang es schon, Katalysatoren zu entwickeln, die unter dem Einfluss von Hitze, Licht oder chemischen Signalstoffen aktiv wurden. Mit den nun vorgestellten Molekülen könnten auch mechanische Reize als Aktivierungssignal dienen. (jo)