Kristallisation als Triebkraft

Einem Forschungsteam der Universität Jena und der Universität Erlangen-Nürnberg ist es gelungen, Nanomaterialien kontrolliert herzustellen. Um Nanostrukturen zu erzeugen, gibt es zwei verschiedene Ansätze: Größere Partikel werden bis auf Nanometergröße zermahlen oder die Strukturen werden aus kleineren Bausteinen aufgebaut. Diesen Aufbauprozess wollten die Wissenschaftler verstehen und kontrollieren. Dazu nutzte das Team einzelne Siliciumdioxid-Partikel und brachte dort kettenförmige Polymer-Moleküle als eine Art Hülle an. Dieser Stoff kristallisiert bei Erwärmung. Um die Nanostrukturen gezielt wachsen zu lassen, nutzten die Wissenschaftler ein typisches Verhalten von Kristallen aus: Sie wachsen fast nie in alle Richtungen gleichzeitig, sondern bevorzugen eine Richtung. Dabei stieß das Team auf ein spannendes Phänomen. Damit das Polymer kristallisiert, braucht es winzige Mengen davon, die nicht an eine Partikeloberfläche gebunden sind, sondern sich frei in der Reaktionslösung befinden, sozusagen als Kleber. Mit Hilfe von Computersimulationen haben Erlanger Wissenschaftler dann die komplexen molekularen Vorgänge, die dem Bildungsprozess der Nanostrukturen zugrunde liegen, detailliert dargestellt. CJ

Foto: Anne Günther/Universität Jena