Klebstoff, der auch unter Wasser funktioniert, lässt sich mit Licht an- und ausschalten

21. Dezember 2014, 11:30
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Spezielle Moleküle haften oder lösen ihre Verbindung bei abwechselnder Bestrahlung

Saarbrücken - Deutsche Wissenschafter haben eine Möglichkeit entdeckt, Reibung zwischen zwei Oberflächen durch Licht zu regulieren. Die Forscher nutzen dabei spezielle Gastmoleküle, die durch abwechselnde Bestrahlung mit sichtbarem und ultraviolettem Licht eine Verbindung zwischen den Oberflächen aufbauen und wieder lösen und dadurch zum Klebstoff werden, der auch unter Wasser funktioniert.

Schiebt man eine Tasse auf dem Tisch hin und her, so entsteht Reibung zwischen den beiden Oberflächen, hebt man die Tasse hoch, müssen Adhäsionskräfte überwunden werden. Dass sich sowohl Reibung als auch Adhäsion durch bestimmte Moleküle erzeugen und per Lichtsignal steuern lassen, zeigten nun Forscher um Roland Bennewitz vom Leibniz-Institut für Neue Materialien (INM) und Gerhard Wenz von der Universität des Saarlandes gemeinsam mit Kollegen der Uni Münster um Bart Jan Ravoo. Sie arbeiteten jedoch nicht mit Tasse und Tisch, sondern experimentierten unter Wasser mit der Messspitze eines Rasterkraftmikroskops und einer Glasoberfläche.

Von Wirten und Gästen

Beide Oberflächen wurden mit sogenannten Wirtsmolekülen ausgestattet – großen Molekülen, die eine Art Hohlraum bilden. Ins Wasser werden nun Gastmoleküle gegeben: Sie haben eine längliche Form und tragen an beiden Enden eine molekulare Gruppe, die in den Hohlraum der Wirtsmoleküle passt. "Somit kann ein Gastmolekül zwei gegenüberliegende Wirtsmoleküle aneinander binden. Wenn sehr viele Verbindungen zwischen 'Wirten' und 'Gästen' aufgebaut werden, dann entstehen Adhäsion und Reibung, Messspitze und Glasoberfläche kleben aneinander", erläutert der Wenz.

Den "Trick mit dem Licht" erklärt Bennewitz so: "Die länglichen Gastmoleküle wurden von den Kollegen aus Münster als spezielle lichtempfindliche Moleküle synthetisiert: Sie beinhalten eine molekulare Gruppe, die bei Bestrahlung mit ultraviolettem Licht die Molekül-Enden abknickt. Diese passen dann nicht mehr in die Wirtsmoleküle, und die Verbindung zwischen den Oberflächen wird gelöst, die Reibung nimmt ab." Werden die Moleküle dagegen mit sichtbarem Licht bestrahlt, richten sie sich wieder gerade, und die "Gast-Wirt-Verbindungen" entstehen erneut. Durch abwechselnde Bestrahlung mit ultraviolettem und sichtbarem Licht kann man die Reibung verringern beziehungsweise verstärken. (red, derStandard.at, 21.12.2014)

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