Japanische Flechtkunst im Nanoformat

Forschende der ETH Zürich haben aus Molekülfäden ein Nanogewebe hergestellt, das an japanische Flechtkunst erinnert. Das Gewebe könnte beispielsweise für neuartige Katalysatoren oder Sensoren zum Einsatz kommen.
21.08.2017 11:30

Helma Wennemers und ihr Team von der ETH Zürich haben eine uralte Webkunst ins Nanoformat übertragen: Aus speziellen Molekülketten gelang es ihnen, ein vollständig organisches Nanogewebe zu erzeugen, wie die Hochschule am Montag mitteilte. Von ihrer Entwicklung berichteten die Wissenschaftler 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, betonte Wennemers gemäss der Mitteilung.

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

(SDA)