Japanische Flechtkunst im Nanoformat

Zürich (APA/sda) - 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 am Montag mitteilte. Von ihrer Entwicklung berichteten die Wissenschafter unlängst im Fachblatt „Nature Chemistry“.

Das Gewebe beruht dabei 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, wie die ETH schrieb.

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 sei ein spiralförmiges Peptid, das mit dem natürlichen Eiweiß Kollagen verwandt sei. An den Enden sind scheibenförmige Moleküle (sogenannte Perylen-Monoimide) befestigt, die aneinander haften können und so automatisch die Bausteine zu langen Fäden verbinden.

Das „Weben“ diese Fäden zu einem Kagome-Muster funktioniere dank des speziellen Designs der Bausteine praktisch von allein, wenn man sie in Lösung abkühlen lasse, hieß es in der Mitteilung. 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.

„Durch das perfekte Zusammenspiel der molekularen Bausteine konnten wir ein völlig neues, selbstorganisierendes Gewebe mit einer faszinierenden Topologie herstellen“, sagte die Forscherin Helma Wennemers. Anwendungsmöglichkeiten sehen die Wissenschafter beispielsweise in der Entwicklung neuartiger Katalysatoren, in der Sensorik oder auch in der Gasspeicherung und -reinigung.

(S E R V I C E - Fachartikel-Link: http://dx.doi.org/10.1038/nchem.2823)