Klein, aber fein

News: Klein, aber fein

Schon lange träumen Nanotechniker von Membranen mit Nanoporen definierter Größe. Damit könnten sie Membranfilter für die Trennung von Gasmolekülen herstellen. Wissenschaftler haben jetzt ein Verfahren entwickelt, mit dem sich die Porengröße einer Membran durch Bestrahlung mit Licht steuern lässt.

"Der Heilige Gral der Membranforschung ist die Auftrennung von Luft", sagt Jeffrey Brinker von den Sandia National Laboratories im amerikanischen Albuquerque. "Die Leute würden liebend gerne einen Filter haben, der Sauerstoff von Stickstoff trennen kann." Keine leichte Aufgabe, wenn man bedenkt, dass sich die beiden Moleküle nur um 0,02 Nanometer in ihrer Größe unterscheiden. Zusammen mit seinen Kollegen präsentiert der Nanostrukturforscher in Science vom 6. Oktober 2000 ein Verfahren, das bei dieser Gralssuche anscheinend einen entscheidenden Schritt vorwärts darstellt.

Die Wissenschaftler produzierten einen dünnen Kieselgel-Film, der mit einem lichtempfindlichen aromatischen Jodsalz versetzt war. Die Moleküle lagerten sich spontan zu einer wabenartigen Struktur zusammen, sodass der Film regelmäßige Poren aufwies. Bestrahlten die Nanotechniker ihn mit ultraviolettem Licht, zerfiel das Salz zu einer Säure, welche die Kieselgelstruktur lokal verfestigte. Durch die Reaktion veränderten sich die Membraneigenschaften wie Dicke, Brechungsindex, Porösität und Porengröße.

Wie stark der Film modifiziert wurde, hing direkt von der eingestrahlten Lichtintensität ab. Laut Brinker lässt sich die Porengröße in Bereichen von Bruchteilen eines Ångström (0,1 Nanometer) nahezu beliebig steuern. Damit könnte man Membranfilter herstellen, die einzelne Moleküle nur auf Grund ihrer Größe unterscheiden. Der Wissenschaftler betont: "Ein Zehn-Ångstrom-Loch auf neun oder acht Ångström zu verkleinern, macht einen riesigen Unterschied."

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 3.8.2000
"Nanodrähte aus purem Gold"
Spektrum Ticker vom 12.9.2000
"Ein heißer Rekord für kleine Röhrchen"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum Brennpunkt-Thema vom 7.8.2000
"Nano ist das Größte"
Spektrum der Wissenschaft 6/99, Seite 96
"Science and Fiction – wie utopisch ist die Nanowelt?"
(nur für Heft-Abonnenten online zugänglich)

Der Heidelberger Verlag Spektrum der Wissenschaft ist Betreiber dieses Portals. Seine Online- und Print-Magazine, darunter »Spektrum der Wissenschaft«, »Gehirn&Geist« und »Spektrum – Die Woche«, berichten über aktuelle Erkenntnisse aus der Forschung.