Osmotischer Schock öffnet Nanoporen

  • 29. November 2011

Neues Verfahren erlaubt günstige Produktion nanoporöser Werkstoffe – Anwendung für Wasserfilter und optische Bauteile.

Wenn zuviel Flüssigkeit in Zellen diffundiert, können sie platzen. Diesen osmotischen Schock machten sich nun britische Forscher für ein neues Fertigungsverfahren nanoporöser Materialien zunutze. In geschichtete Kunststoff-Folien konnten sie über zerplatzende Polymer-Kügelchen Nanometer feine Öffnungen reißen. Die so entstandenen Strukturen konnten in ersten Versuchen bereits erfolgreich als Wasserfilter eingesetzt werden.

Abb.: Nanoporöse Polymer-Folien unter dem Mikroskop: Die Poren wurden durch berstende PMMA-Kügelchen in das Material gerissen. (Bild: Sivaniah, U Cambridge)

Abb.: Nanoporöse Polymer-Folien unter dem Mikroskop: Die Poren wurden durch berstende PMMA-Kügelchen in das Material gerissen. (Bild: Sivaniah, U Cambridge)

Am Cavendish Laboratory der Cambridge University legten Easan Sivaniah und Kollegen zahlreiche Schichten aus Polystyrol übereinander. Zwischen diese Lagen setzten sie kleine Kügelchen aus einem Polymethylmethacrylat (PMMA). Eine intensive UV-Bestrahlung bewirkte darauf, dass sich die Polystyrolschichten miteinander vernetzten. Dieses Polymer-Sandwich tauchten die Forscher in Essigsäure, die über Osmose bevorzugt in die PMMA-Kügelchen eindrang. Dadurch stieg der innere Druck so sehr an, dass diese Kügelchen schließlich platzten und zahlreiche Poren von wenigen Nanometern Durchmesser in das Material rissen.

Dieser Osmotische Schock eignet sich für eine günstige und schnelle Produktion von nanoporösen Materialien. Andere Methoden, die beispielweise die lithografischen Verfahren von Chipherstellern nutzen, schaffen das zwar auch, sind jedoch deutlich aufwendiger und teurer. Erste Versuche mit der Nanoporen-Folie zeigten bereits, dass der Filter winzige Mengen an Farbstoffen aus einer Wasserprobe filtern kann.

Doch mit ihren Nano-Membranen haben die Forscher nicht nur Wasserfilter im Blick. Durch die filigranen Strukturen, die die platzenden Plastikblasen in das Material reißen können, sind auch Anwendungen für die Herstellung von photonischen Kristallen oder extrem sensiblen Sensoren vorstellbar.

Jan Oliver Löfken

PH

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