Wassertropfen als Reaktor 26.11.2013, 09:41 Uhr

Einfache Herdplatte: Neue Produktionstechnik für Nanogold

Nanopartikel können künftig umweltfreundlich hergestellt werden. Bei einem neuen Verfahren entstehen sie auf einer heißen Herdplatte. Bisher ist dazu Chemie nötig.

Farblose Zinklösung wird auf eine heiße Platte getropft. 

Farblose Zinklösung wird auf eine heiße Platte getropft. 

Foto: Schimmelpfennig/CAU

Die Idee kam Mady Elbahri, als alle Pfannkuchen fertig waren. Auf der noch heißen Herdplatte landeten ein paar Wasserstropfen, die zu tanzen begannen. Als sie verdampft waren sah der Professor, dessen Spezialgebiet Nanochemie und Nanoingenieurswesen ist, dass ein Rückstand geblieben war. Nur so zum Spaß wiederholte er das ungewollte Herdplattenexperiment im Labor. Er löste Zinkacetat und Silbernitrat in Wasser auf und ließ die Tropfen tanzen. Er staunte nicht schlecht, als er auf der heißen Platte Nanoteilchen aus Zinkoxid und Silber fand. Das, so glaubte er, könne ein Verfahren sein, um Nanopartikel auf umweltverträgliche Art herzustellen.

Ramzy Abdelaziz, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Kieler “Nanochemistry and Nanoengineering”-Forschungsgruppe, stellt Nanopartikeln in einem Leidenfrost-Reaktor auf einer einfachen Heizplatte her. 

Ramzy Abdelaziz, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Kieler “Nanochemistry and Nanoengineering”-Forschungsgruppe, stellt Nanopartikeln in einem Leidenfrost-Reaktor auf einer einfachen Heizplatte her. 

Foto: Schimmelpfennig/CAU

Der Tanz der Tropfen auf der heißen Herdplatte hat einen wissenschaftlichen Namen: Leidenfrost-Reaktion. Wenn Wassertropfen auf eine mehr als 200 Grad Celsius heiße Fläche fallen entsteht an ihrer Unterseite ein Dampfpolster. Zuletzt experimentierten Elbahri und sein Team aus Wissenschaftlern der Universität Kiel und des Helmholtz-Zentrums Geesthacht mit Wassertropfen, in denen sie Goldsalze gelöst hatten. Auf der 270 Grad heißen Platte blieben poröse Nanoteilchen aus Gold zurück. Normalerweise werden sie mit Hilfe von Chemikalien hergestellt, die potenziell umweltbelastend sind. Der Leidenfrost-Tropfenreaktor belastet die Umwelt dagegen nicht.

Nanogold spürt Krebszellen auf

Goldpartikel in Nanogröße nutzten bereits die alten Römer. Gleichmäßig verteilt in Glas sorgen sie für ungewöhnliche Effekte. Pokale etwa strahlen leuchtend rot, wenn Licht hindurch fällt. Heute spielen sie in der Medizin eine wichtige Rolle. Sie werden beispielsweise an Antikörper gekoppelt, die sich gezielt in Tumorzellen anlagern. Die huckepack beförderten Goldpartikel fungieren dort als Kontrastmittel, sodass der Arzt von außen sehen kann, welche Ausdehnung das Krebsgeschwür hat. Goldteilchen finden sich auch in Cremes, die die Erneuerung der Hautzellen beschleunigen sollen.

Den Leidenfrost-Effekt wollen die Wissenschaftler auch zur Herstellung von Nanopartikeln aus anderen Metallen nutzen. Was beim Tanz der Wassertropfen geschieht ist noch nicht ganz klar. Die Forscher gehen heute davon aus, dass sich das Wasser beim Kontakt mit der heißen Oberfläche selbst ionisiert, sich also in positiv und negativ geladene Teilchen aufspaltet. Negativ geladene Hydroxyl-Ionen verbleiben zunächst im Wasser, während sich positiv geladene Ionen im Dampf darunter befinden. Diese Trennung wird normalerweise chemisch erzwungen, um Nanoteilchen herzustellen. 

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