Nano- Bausteine
Eine Arbeitsgruppe für Materialdesign an der TU Wien wird 2019 ihre Arbeit aufnehmen.
Jeder, der schon einmal mit Bauklötzen gespielt hat, beginnt mit Würfeln: Zuerst stapelt man die Blöcke und stellt danach die Stapel nebeneinander. So entsteht eine ebene Fläche, durch die man nicht mehr hindurchsehen kann – eine Mauer.
„ Wenn man zum Beispiel halbkugelig abgerundete Klötze verwendet, ergeben die aneinandergereihten Stapel eine Wand mit regelmäßig angeordneten Löchern, da sich die Kanten nicht mehr berühren. Während kompakte Wände Hindernisse darstellen, wirken Wände mit regelmäßigen Löchern wie Filter“, so Dr. Emanuela Bianchi, designierte Leiterin der Arbeitsgruppe für Materialdesign an der TU Wien. Unterschiedliche Blockformen ergeben unterschiedliche Formen und Größen an Löchern, und das bestimme, was den Filter passieren kann und was nicht. Anders gesagt: Die Forscher entwerfen Bausteine mit speziellen Merkmalen ( zum Beispiel Form der Bausteine) und bauen daraus Gebilde mit gewünschten Eigenschaften ( Porosität des Filters) auf. Die Forschung von Dr. Bianchi berücksichtigt dieses Modell im Nanomaßstab: Die Bausteine müssen genügend einfach sein, um experimentell bearbeitbar zu sein und doch komplex genug, um interessante Strukturen daraus formen zu können.
„ Ein vielversprechender Weg ist es, die Oberfläche der einzelnen Bausteine mit unterschiedlichen Eigenschaften zu versehen, zum Beispiel der Fähigkeit, sich gegenseitig anzuziehen oder abzustoßen“, erläutert die Physikerin. Sie forscht daran, wie diese Nanobausteine dann für den Bau neuer Materialien verwendet werden können. Mit Hilfe eines kürzlich zugesprochenen, hoch dotierten START- Preises des Österreichischen Fonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung ( FWF) stellt sie ein Team zusammen, das erforscht, wie Bausteine mit verschieden geladenen Oberflächen für die Herstellung geschichteter poröser Gebilde herangezogen werden können. Diese von Dr. Bianchis Team konstruierten Nanostrukturen dienen dann beispielsweise als Filter, Vehikel für die Verabreichung von Medikamenten, für Katalysatoren, Sensoren oder photonische Hilfsmittel.
Parallel zu ihren rein theoretischen und numerischen Beobachtungen laufen praktische Experimente mit Dr. van Oostrum ( BOKU Wien) und Prof. Ravaine ( CRPP Bordeaux), die durch ein französisch- österreichisches Kooperationsprogramm ( ANR/ FWF) unterstützt werden.
Ein vielversprechender Weg ist es, die Oberfläche der einzelnen Bausteine mit unterschiedlichen Eigenschaften zu versehen. Dr. Emanuela Bianchi