Neuartiges Nanopapier mit "Gedächtnis" entwickelt

8. Mai 2012, 20:35
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Material verformt sich bei Feuchtigkeit gleichmäßig und kann Aktivität von Enzymen messen

Zürich - Schweizer Wissenschafter haben ein "cleveres" Nanopapier entwickelt. Das Material ist in der Lage, die Aktivität von Enzymen zu messen und verformt sich bei Feuchtigkeit gleichmäßig. Damit bietet es vielfältige Anwendungsmöglichkeiten bei der Entwicklung von Sensoren.

Graphen ist ein Material der Superlative, das Ingenieure schon lange auf breiterer Basis nutzbar machen wollten: extrem fest, hervorragend leitfähig und äußerst flexibel. Doch erst vor kurzem gelang es, diese Kohlenstoff-Form zu papierähnlichen Plättchen zu verbinden - wofür zwei britische Wissenschafter 2010 den Nobelpreis erhielten.

Seither wird Graphenpapier in vielen Kombinationen erforscht. Das Team um Raffaele Mezzenga vom Labor für Lebensmittel und weiche Materialien der ETH Zürich hat nun Graphen mit Proteinfasern kombiniert. So schufen sie ein spezielles Nanopapier, das die besten Eigenschaften der beiden Bestandteile vereint, wie die Forscher nun im Fachblatt "Nature Nanotechnology" berichten.

Nanopapier mit Gedächtnis

Das Material hat beispielsweise ein Formgedächtnis: Es verformt sich bei Wasseraufnahme und kehrt beim Trocknen wieder in seine Ausgangsform zurück. Dadurch könnte es beispielsweise in auf Feuchtigkeit reagierenden Schaltern eingesetzt werden.

Je mehr Proteinfasern die Kombination enthält, desto mehr Wasser kann sie absorbieren und wird sich unter verändernden Feuchtegraden stärker deformieren. Je höher der Graphen-Anteil ist, desto besser leitet das Material den elektrischen Strom.

Neuartiger Biosensor

Noch interessanter ist aber, dass das Material die Aktivität von Enzymen messen kann - als eine Art Biosensor. Enzyme können die Proteinfasern verdauen und abbauen. Dadurch verändert sich der Widerstand des Materials, was messbar ist, wenn das Graphenpapier in einen elektrischen Schaltkreis eingebaut wird.

"Diese Eigenschaft ist für mich der schönste Teil dieser Geschichte", erklärte Mezzenga in einer Mitteilung der ETH Zürich. Außerdem ist das Graphenpapier vollständig biologisch abbaubar. Es wird ganz ähnlich wie Papier hergestellt, indem man die Proteinfäden in Wasser löst und zusammen mit den Graphenplättchen ausfiltert. (APA/red, derstandard.at, 8.5.2012)

  • Das Hybrid-Nanokompositpapier aus Proteinfibrillen und Graphen nach der Trocknung durch Vakuumfiltration. Links: Schematische Darstellung des Herstellungszyklus'.
    foto/grafik: li et al. / nature nanotechnology 2012

    Das Hybrid-Nanokompositpapier aus Proteinfibrillen und Graphen nach der Trocknung durch Vakuumfiltration. Links: Schematische Darstellung des Herstellungszyklus'.

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