Gesundheit : Mineralien nach Maß

US-Forscher entwickelt vielseitiges Nanomaterial

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Wenn Wissenschaftler an die Arbeit gehen, können sie den Wert dessen, was sie erforschen, oft gar nicht abschätzen. So erging es auch Pinyung Feng, Chemiker an der RiversideUniversität in Kalifornien. Ihm und seinen Mitarbeitern gelang es nun, poröse Materialien im Nanobereich (millionstel Millimeter) zu schaffen, deren Vielseitigkeit noch gar nicht so recht zu überblicken ist. Es handelt sich um Strukturen aus Zinksulfid, das halbleitende Eigenschaften besitzt. Wie Feng und Kollegen im Fachmagazin „Science“ schreiben, können diese Materialien die Aufgaben von Zeolithen übernehmen, ohne an deren Grenzen gebunden zu sein.

Zeolith (griechisch so viel wie „kochender Stein“) wird eine umfangreiche Gruppe von Mineralien genannt, die aus Natrium, Kalium, Calcium und Magnesium bestehen können und überdies Silizium und Sauerstoff enthalten. Entstanden sind sie aus vulkanischem Material, es gibt aber auch Zeolith-Lager, die in der Tiefsee aus Fossilien unter der Einwirkung von Meerwasser gebildet worden sind. Überdies können sie mittlerweile künstlich hergestellt werden.

Zeolithe besitzen auf Grund ihrer Porosität auf kleinstem Raum eine riesige Oberfläche. So können sie direkt als Filter dienen, also zur Trennung von Stoffen oder gar als Träger von Katalysatormaterialien.

Zeolithe können ihre eigenen Bestandteile (etwa Natrium-Ionen) gegen andere aus der Umgebung tauschen und so Lösungen von Salzfrachten befreien. Allein in Waschmitteln werden bundesweit davon um die 140000 Tonnen pro Jahr eingesetzt, die Verwendung von Phosphaten ist dadurch überflüssig geworden.

Was Feng allerdings bemängelt, ist die Porengröße der Zeolithe, sie ist begrenzt auf weniger als einen Nanometer (millionstel Millimeter). Damit sind sie bei Reaktionen von größeren Molekülen, etwa in der Medizin, nicht mehr zu nutzen. Außerdem sind die Zeolithe Isolatoren, man kann sie nicht in Geräten oder Verfahrenstechniken einsetzen, die mit elektronischen oder optoelektronischen Prinzipien arbeiten.

Die neu entwickelten Materialien hingegen kennen diese Grenzen nicht. Sie können all das, was Zeolithe auch können, nur noch vielseitiger: zum Beispiel bei der Trennung von Gasen. Denn die Porengröße ist bei der Herstellung „einstellbar“ auf die Molekülgröße. Außerdem lassen sich die Strukturen für elektrochemische Prozesse, etwa in Batterien, einsetzen. gih

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