Japanische Korbflechtkunst als Vorbild für organisches Nanogewebe

21. August 2017, 19:15

Gewebe könnte für neuartige Katalysatoren oder Sensoren zum Einsatz kommen

Zürich – Forscher der ETH Zürich haben aus Molekülfäden ein Nanogewebe hergestellt, das an japanische Flechtkunst erinnert. Aus speziellen Molekülketten gelang es ihnen, ein vollständig organisches Nanogewebe zu erzeugen, wie die Hochschule mitteilte. Von ihrer Entwicklung berichteten die Wissenschafter im Fachblatt "Nature Chemistry".

Das Gewebe beruht auf einem sogenannten Kagome-Muster, das aus der japanischen Korbflechtkunst bekannt ist. Es besteht nicht wie die meisten Gewebe aus senkrecht verknüpften Kett- und Schussfäden, sondern besitzt drei Achsen: zwei Kettfäden, die übereinander liegen und nicht verflochten sind, und einem Schussfaden, der das Gewebe verriegelt.

Es gibt bereits Nanomaterialien aus rechtwinklig verwobenen Fäden, wie bei klassischen Geweben, doch dies sei das erste Nanogewebe aus drei Strängen, hieß es weiter. Der Grundbaustein der Fäden ist ein spiralförmiges Peptid, das mit dem natürlichen Eiweiß Collagen verwandt ist. An den Enden sind scheibenförmige Moleküle (sogenannte Perylen-Monoimide) befestigt, die aneinander haften können und so automatisch die Bausteine zu langen Fäden verbinden.

Einfache Anordnung

Das "Weben" diese Fäden zu einem Kagome-Muster funktioniere dank des speziellen Designs der Bausteine praktisch von allein, wenn man sie in einer Lösung abkühlen lasse, so die Forscher. Dabei seien die Länge der spiralförmigen Bausteine und die Abstände zwischen den haftenden Elementen so gewählt, dass entlang der Fäden abwechselnd oben und unten Vertiefungen entstehen.

In die obere "Spalte" passt jeweils ein um 60 Grad, in die untere ein um 120 Grad gedrehter Faden. Fäden ordnen sich selbst entsprechend an, die Perylen-Monoimide sorgen dabei für den Zusammenhalt. So entsteht das dreiachsige Kagome-Gewebe, das viel stabiler und robuster sei als die Einzelfäden, so die Wissenschafter.

"Durch das perfekte Zusammenspiel der molekularen Bausteine konnten wir ein völlig neues, selbstorganisierendes Gewebe mit einer faszinierenden Topologie herstellen", sagte Studienleiterin Helma Wennemers. Anwendungsmöglichkeiten sieht sie beispielsweise in der Entwicklung neuartiger Katalysatoren, in der Sensorik oder auch in der Gasspeicherung und -reinigung. (APA, 21.8.2017)