Ausgabe 1/2014

Nanotechnologie im Glasschwamm

Monorhaphis chuni erzeugt eine Glasnadel mit perfekt periodisch angeordneten Nanoporen
Ein Glasstab als Maßstab: M. chuni wächst auf einer Silicatnadel, deren Poren einheitlicher in ihrer Größe und regelmäßiger angeordnet sind als die Hohlräume in technischen mesoporösen Materialien. Die lichtmikroskopische Aufnahme zeigt eine Glasnadel, die für Strukturuntersuchungen zu einem exakten Zylinder geschliffen wurde.
Ein Glasstab als Maßstab: M. chuni wächst auf einer Silicatnadel, deren Poren einheitlicher in ihrer Größe und regelmäßiger angeordnet sind als die Hohlräume in technischen mesoporösen Materialien. Die lichtmikroskopische Aufnahme zeigt eine Glasnadel, die für Strukturuntersuchungen zu einem exakten Zylinder geschliffen wurde.

Materialwissenschaftler lösen viele Probleme nach dem Vorbild der Natur – und manchmal stellen sie das erst nachträglich fest. Ein Beispiel dafür sind synthetische nanoporöse Materialien, die für biomedizinische Anwendungen, Sensoren oder die chemische Katalyse relevant sind. Deren Struktur gleicht der Bauweise des rund einen Zentimeter dicken und bis zu drei Meter langen Glasstabs, auf dem der Meeresschwamm Monorhaphis chuni lebt. Und sie werden auch ähnlich erzeugt.

Die Übereinstimmungen in Aufbau und Herstellung hat ein Team der Max-Planck-Institute für Kolloid- und Grenzflächenforschung und für Mikrostrukturphysik festgestellt. Demnach formt M. chuni Silicat, also Glas, um regelmäßig angeordnete Silicatein-Proteine. Die Proteine füllen anschließend die etwa fünf Nanometer großen Poren. So entsteht eine Struktur, die Stapeln von palettenförmigen Kartons mit Eiern gleicht. Die Eier entsprechen dabei den Eiweißmolekülen, während die Kartons für das Glas stehen.

Für technische Anwendungen werden Silicatstrukturen heute schon um Fetttröpfchen herum erzeugt. Die so entstandenen Materialien besitzen jedoch eine Porengröße, die nicht so einheitlich ist wie die mit Protein gefüllten Hohlräume im Glasstab von M. chuni.
(Advanced Materials, 12. Dezember 2013)

 
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