nanoporen

Durchschlagender Erfolg

Mit Ionengeschossen Nanoporen erzeugen

Nanoporen – winzige Öffnungen in Polymermaterialien, lassen sich in Anzahl, Größe und Form steuern. Die resultierenden Folien lassen sich als (Feinstaub-)Filter einsetzen oder als Sensor Moleküle, Temperatur oder ph-Wert. Zukünftig werden sie möglicherweise die DNA-Analyse revolutionieren.

Zu den umfangreichen Einrichtungen des GSI gehört der Linearbeschleuniger UNILAC. Damit ist es möglich, Ionen schwerer Elemente auf so hohe Geschwindigkeiten (bis ca. 15% der Lichtgeschwindigkeit) zu beschleunigen, dass diese mühelos in Festkörper eindringen. Bestrahlt man Polymere mit schweren Ionen, so wird die Struktur des Polymergerüsts geändert. Diese „Einschusswunde“ ist reaktiver als die ungeschädigten Gerüstbereiche, daher kann man entlang dieser Ionenspur einen zylindrischen Kanal ätzen, der als Nanokanal oder Nanopore bezeichnet wird.

Der Kanal ist gerade und zylindrisch aufgrund der hohen Fluggeschwindigkeit der Ionen, Eintrittstiefe, Anzahl und Durchmesser des Nanokanals können durch die Dicke des bestrahlten Polymers, die Anzahl der Ionen und die Ätzzeit eingestellt werden.

Anwendungen

Für solche Nanokanäle gibt es viele Anwendungsmöglichkeiten: Trinkwasser kann von Schmutzpartikeln befreit werden, Feinstaub aus der Luft gefiltert werden.

Noch in der Grundlagenforschung sind einzeln errichtete konische Nanoporen. Damit lassen sich Moleküllängen bestimmen, was möglicherweise in Zukunft die aufwändige DNA-Analyse revolutionieren kann. Auch Nanothermometer oder hochspezifische Molekülsensoren sind damit möglich.

Aufgrund der vielfältigen Möglichkeiten und der – im Vergleich zu biologischen Nanoporen – hohen Robustheit haben diese Bauteile eine große Zukunft vor sich.

ensinger/neumann/tb

Zum Thema

Ganzer Artikel aus „forschen“ 1/09

Zur „forschen“, dem Forschungsmagazin der TU

Fachbereich Materialwissenschaften und Geowissenschaften der TU

GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung

UNILAC-Beschleuniger der GSI. Foto: G. Otto (GSI)
UNILAC-Beschleuniger der GSI. Foto: G. Otto (GSI)