Loch an Loch - und hält doch - Spektrum der Wissenschaft

News: Loch an Loch - und hält doch

Kleine Luftbläschen, umgeben von einer dünnen Plastikhaut und regelmäßig angeordnet. Wer dabei an Luftpolsterfolien denkt, in denen empfindliche Sachen verpackt werden, liegt nicht ganz falsch. Wissenschaftlern ist es aber jetzt gelungen, die Luftkämmerchen so winzig zu machen, daß es bei einem Druchmesser von 10 bis 100 Nanometern selbst einem Virus eng würde. Das Material ist relativ einfach herzustellen und kann dabei helfen, Moleküle zu sortieren oder Materialeigenschaften bei kleinsten Partikelgrößen zu studieren.

Anlaß der Entdeckung war die Suche nach neuen Methoden, um optische Isomere zu sortieren. Thomas Mallouk, Werkstoffchemiker an der Pennsylvania State University, hatte vor, dazu ein Gemisch von Isomeren durch einen Stoff mit winzigen wabenartigen Poren zu leiten. Diese Poren sollten eine Substanz enthalten, die mit einem der Isomere reagiert und dieses bindet. Da er aber kein geeignetes organisches Material mit passender Porengröße im Bereich von 10 bis 100 Nanometern fand, beschloß er, mit seiner Arbeitsgruppe selbst eines herzustellen (Science, 12. Februar 1999).

Die Forscher produzierten große Mengen kleiner Silikatkugeln mit einem Durchmesser von 35 Nanometern, füllten sie in eine Presse und erhitzten das Ganze auf etwa 800 Grad Celsius. Das reichte gerade aus, damit die Kügelchen an ihren Berührungspunkten miteinander verschmelzen. Dieses Gitter tränkten sie mit Divinylbenzen, dessen Moleküle sich leicht miteinander zu einem Polymer verbinden. Nach der Polymerisation lösten die Wissenschaftler die Silikatkügelchen aus dem Material heraus. Das Ergebnis war ein poröses Stück Plastik von der Größe eines Markstücks, dessen Poren alle einen identischen Durchmesser hatten und miteinander verbunden waren. Außerdem fand das Team eine Möglichkeit, die Porengröße gezielt im Bereich von 15 bis 35 Nanometern zu variieren. Dabei setzen sie ein Gemisch zweier unterschiedlicher Monomere ein, wovon eines sich bei der Polymerisation leicht zusammenzieht, das andere jedoch nicht. Je nach Mischungsverhältnis erhielten sie so größere oder kleinere Poren.

Mallouk meint, das Nanopolster-Material ließe sich kiloweise kostengünstig herstellen. Gegenwärtig testet er, wie es sich für die Isomerentrennung eignet. Andere Anwendungen sind jedoch auch vorstellbar. Beispielsweise ändern sich die physikalischen Eigenschaften vieler Stoffe, wenn die Partikelgröße sehr gering wird. Mittels dieses Materials könnte man die Eigenschaften besser erforschen.