In
den Reinräumen des ZfM staunten selbst die amerikanischen
Militärforscher nicht schlecht.
Foto: Uwe Meinhold |
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(MSt/AF)
Eine hochrangige Delegation aus den Laboratorien des US-Verteidigungsministeriums
hat sich Anfang Februar mit Chemnitzer Wissenschaftlern
zu einem Workshop rund um das Thema Materialwissenschaften
getroffen. |
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Mit dabei waren neun Spitzenvertreter der US Air Force,
der US Navy und des Pentagon. Von der Technischen Universität
Chemnitz informierte Prof. Dr. Thomas Geßner, Professor
für Mikrotechnologie und Direktor des Zentrums für Mikrotechnologien
(ZfM), über die aktuelle Forschung auf dem Gebiet der
Mikro- und Nanotechnologie. Dr. Andreas Schubert stellte
die Bandbreite der Forschungsvorhaben des Fraunhofer Instituts
für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU von der Mikrotechnik
bis zum Leichtbau vor. Zum Strukturleichtbau berichtete
der Kunststoffexperte Prof. Dr. Günter Mennig von der
Chemnitzer Universität. Darüber hinaus standen Besuche
in den Reinräumen des ZfM sowie in den Laboren des IWU
und des Fraunhofer Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration
auf dem Programm. Die US-Delegation besuchte auf ihrer
Sachsentour auch die Materialforscher von Universitäten
und Forschungseinrichtungen in Dresden und Freiberg. Wichtigstes
Ziel des Workshops war es, sich über die Möglichkeiten
einer gemeinsamen Grundlagenforschung zu verständigen. |
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Kein Blick in die Sterne, sondern
durch ein Rasterelektronen- mikroskop: Auf einem rund
fünf Mikrometer kleinen Kieselgel-Partikel haben Dank
einer nur wenige Nanometer dünnen Polyelektrolytschicht
etwa zehn Nanometer kleine Goldteilchen angedockt. Foto:
TU Chemnitz
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(AF) Sie ist
nur wenige Nanometer dünn und wirkt buchstäblich Wunder:
Eine Polyelektrolytschicht verhilft Metallen oder keramischen
Stoffen zu Eigenschaften, die sie von sich aus nicht mitbringen.
Sie erreicht dies, indem sie sich in einer chemischen
Reaktion, die sich in einer wässrigen Lösung abspielt,
als hauchdünner Film fest auf die anorganische Oberfläche
legt und beispielsweise in der Medizin dafür sorgt, dass
Implantate ihre Bioverträglichkeit erhalten. Polymerchemikern
der Technischen Universität Chemnitz ist es nun gelungen,
nur 0,5 bis zwei Nanometer dünne Polyelektrolytschichten
auf solchen ebenen Oberflächen zu erzeugen und variabel
zu verändern. An der Chemnitzer Professur für Polymerchemie
wurde dazu unter Leitung von Prof. Dr. Stefan Spange das
neue Polymer Polyvinylamin (PVAm) entwickelt, das es erlaubt,
die Eigenschaften der Polyelektrolytschicht sehr gut von
außen zu steuern. So ist es möglich, die Polarität der
funktionalen Schicht oder die Schichtdicke zu variieren,
indem zum Beispiel der pH-Wert oder der Grad der Molekülspaltung
verändert wird. "Wir können so genau beeinflussen, womit
sich die Schicht verbindet", erläutert Professor Spange
das Ergebnis des seit 1996 laufenden Forschungsprojektes
"Polyelektrolyte" der Deutschen Forschungsgemeinschaft
(DFG), das Mitte dieses Jahres abgeschlossen wird. "Damit
lassen sich maßgeschneiderte funktionelle Werkstoff-Oberflächen
schaffen." |
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Weil aus Polyvinylamin bestehende Polyelektrolytschichten
überaus bioverträglich sind und sich zudem nach gewünschter
Zeit in Wasser auflösen, sind den Anwendungen des Chemnitzer
Polymers kaum Grenzen gesetzt. Zwei Beispiele aus der
Medizin: Derart beschichte künstliche Hüftgelenke könnten
die verträgliche Einheilung des Bioimplantats enorm
verbessern. Ebenso ist denkbar, dass medizinische Wirkstoffe
in genauer Dosis an die Polymerkette gebunden und direkt
zu den Zellen transportiert werden, wo sie für die gewünschte
Heilung sorgen sollen.
| INFO
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| Polyelektrolytschichten lagern
sich in wässrigen Lösungen an feste Oberflächen
an. Diese Schichten bestehen aus Polymeren - das
sind Makromoleküle aus vielen kleinen Molekülen,
den Monomeren - die bis zu 30 Nanometer lange Ketten
bilden. Auf diesen Polymerketten sind positiv geladene
Ionen - so genannte Kationen - in hoher Ladungsdichte
fixiert. In der wässrigen Lösung verknüpft sich
die polyelektrolytische Schicht mit der anorganischen
Oberfläche, indem freischwebende negativ geladene
Ionen - die Anionen - des Festkörpers an die auf
der Polymerkette befindlichen Kationen andocken.
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