Nanopartikel auf DNA-Strängen ergeben neuartigen Sprengstoff

13. November 2011, 19:00
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Material könnte auch als Energiequelle für Mikrosysteme dienen

Französische Wissenschafter haben zwei unterschiedliche Nanopartikel-Arten mit DNA-Strängen verbunden und damit einen stabilen Sprengkörper von äußerst hoher Energiedichte entwickelt. Das Material könnte auch als Energiequelle für eingebettete Mikrosysteme verwendet werden.

Bei dem von Forschern des Labors für Analyse und Systemarchitektur (CNRS Toulouse) und der Universität Toulouse ausgearbeiteten Herstellungsverfahren übernehmen die DNA-Stränge gleichsam die Rolle der "Mechaniker", die die verschiedenen Arten von Nanopartikeln zusammenfügen. Aufgrund der freiwerdenden Energiemenge und der thermischen Ausgangstemperatur zählt dieser neue Sprengstoff derzeit zu den effizientesten.

Nanopartikel aus Aluminium und Kupfer-Oxid sind die beiden grundlegenden Bestandteile dieses Verbundwerkstoffes. Die Idee einer Verbindung von Aluminium und Kupfer-Oxid ist nicht neu: Diese beiden Werkstoffe wurden bereits früher zum Schweißen von Schienen verwendet. Die Innovation besteht darin, sie durch DNA-Stränge zu verbinden. Zwei komplementäre DNA-Stränge bilden eine Doppelhelix und somit ein festes Gefüge.

Dies haben sich die Forscher zunutze gemacht. Sie brachten die Stränge getrennt auf nanoskopische Aluminium- und Kupferoxidkugeln und vermischten diese dann. So erhielten sie komplementäre Stränge der beiden Arten von Nanopartikeln, wodurch das ursprüngliche Aluminiumpulver und das Kupferoxid in ein kompaktes und solides Material transformiert wurden, das sich entzündet, sobald es sich auf eine Temperatur von 410 Grad Celsius erwärmt. 

Brennstoff für Mikro-Satelliten

Die hohe Energiedichte dieses Materials, die jener von Nitroglyzerin entspricht, wäre beispielsweise ein idealer Brennstoff für Mikro-Satelliten. Ausgestattet mit nur wenigen hundert Gramm dieses Verbundstoffes hätten sie genug Energie, um ihre Flugbahn oder ihre Ausrichtung zu korrigieren.

Auf der Erde sind die Anwendungen dieser Verbindung sehr vielfältig: als Zünder in gasbetriebenen Verbrennungsmotoren, in Flugzeug- und Raketendüsen oder beim gezielten Schweißen. Sobald seine Wärme in elektrische Energie umgewandelt wird, könnte dieses Verbundmaterial auch als Energiequelle in der Mikrosystemtechnik Anwendung finden. (red)

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