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Veröffentlicht am
18. Mai 2011
Kategorie:
Forschung & Wissenschaft
Wählerische Nanopartikel
„Science“-Publikation zum Verhalten aufeinandertreffender Nanoteilchen
Gleich und gleich gesellt sich gern, heißt es über Menschen. Für Nanoteilchen galt dies bislang ebenfalls. Doch eine Arbeitsgruppe um den Bielefelder Chemiker Professor Dr. Achim Müller konnte gemeinsam mit Kollegen aus den USA nachweisen, dass die Partikel wählerisch sein können: Schon eine kleine Veränderung durch ihre Lösung in Wasser bewirkt, dass die ursprünglich gleich großen und gleich gestalteten Teilchen bei ihrem Aufeinandertreffen nicht verschmelzen, sondern zwei getrennte, brombeerartige Gebilde formen. Ihre Forschungsergebnisse haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Ende März in der renommierten Fachzeitschrift Science, Heft 331, veröffentlicht.
Unter dem Titel „Self-Recognition Among Different Polyprotic Macrioions During Assembly Processes in Dilute Solution“ stellen Professor Dr. Achim Müller und Professor Dr. Tianbo Liu von der Lehigh University, Pennsylvania, ihre Forschungsergebnisse vor. Es geht dabei um kugelförmige, gleich große Nanopartikel, die ursprünglich auch dieselbe Ladung und Oberfläche (Abbildung B) aufweisen. Ihre Oberfläche besteht – wie ein „Nanowasserball“ – nur aus Wassermolekülen und Sauerstoffatomen. Werden die Teilchen in Wasser gelöst, geschieht etwas Außergewöhnliches: Statt, wie es zu erwarten wäre, zu einem Gebilde zu verschmelzen, entstehen zwei separate brombeerartige Gebilde, die jeweils nur einen Teilchentyp aufweisen (Abbildung C). Der Prozess wird dadurch möglich, dass unmittelbar unterhalb der Oberflächen der Nanokugeln verschiedene Metallatome (nämlich der Metalle Eisen und Chrom) positioniert sind, die die darüber liegenden Wassermoleküle unterschiedlich beeinflussen. Dies hat zur Folge, dass sich sowohl die Aufenthaltszeiten der Oberflächenwassermoleküle um mehrere Größenordnungen unterscheiden als auch ihr sogenanntes „Protonendonorvermögen“ – das heißt ihr Vermögen, positiv geladene Wasserstoffatome abzugeben. Die Nanokugeln haben dadurch eine unterschiedliche elektrische Ladung, was die Trennung und die unterschiedliche Größe der "chemischen Brombeeren" bewirkt.
Mehr Informationen im Internet:
www.sciencemag.org/content/331/6024/1590.full
Gleich und gleich gesellt sich gern, heißt es über Menschen. Für Nanoteilchen galt dies bislang ebenfalls. Doch eine Arbeitsgruppe um den Bielefelder Chemiker Professor Dr. Achim Müller konnte gemeinsam mit Kollegen aus den USA nachweisen, dass die Partikel wählerisch sein können: Schon eine kleine Veränderung durch ihre Lösung in Wasser bewirkt, dass die ursprünglich gleich großen und gleich gestalteten Teilchen bei ihrem Aufeinandertreffen nicht verschmelzen, sondern zwei getrennte, brombeerartige Gebilde formen. Ihre Forschungsergebnisse haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Ende März in der renommierten Fachzeitschrift Science, Heft 331, veröffentlicht.
Abbildung A zeigt die unterschiedliche Detailstruktur der Nanopartikel im Inneren, Abbildung B ihre ursprünglich gleiche Oberfläche. Abbildung C verdeutlicht die Entstehung verschieden großer „chemischer Brombeeren“ mit jeweils nur gleichen Teilchen. (Science 331, 25. März 2011)
Mehr Informationen im Internet:
www.sciencemag.org/content/331/6024/1590.full