Neuartige Synthese von Nano-Verbundmaterialien mit Chitin

Bruno Alonso und Emmanuel Belamie vom Institut Charles Gerhardt in Montpellier, Frankreich gelingt eine neuartige Synthese von anorganisch-bioorganischen Nano-Verbundmaterialien: die Herstellung von Chitin-Sliciumdioxid-Nanokompositen durch Selbstorganisation – mit einer bisher unerreichten Spezifität über Beschaffenheit und Struktur der Produkte.

Nano-Verbundwerkstoffe sind feste Stoffe aus mindestens zwei verschiedenen Materialien, von denen ein Stoff als Nanopartikel in den Verbund eingebracht wird. Die neu gewonnenen Materialien haben in der Regel andere Eigenschaften als die Ausgangsmaterialien. Sie finden in unterschiedlichen Bereichen Anwendung wie z.B. als Katalysatoren oder als Gasspeicher, weshalb sie wirtschaftlich von großem Interesse sind.

Grundstoffe der von Alonso und Belamie hergestellten Kompositen waren Chitin Nanopartikel und Siliciumdioxid. Mittels Sol-Gel-Verfahren wurde die Komposite gewonnen. Die Reaktionsbedingungen spielen dabei eine große Rolle und stellen die Schwierigkeit dar. Um keine unstrukturierten Ausflockungserschienungen zu erhalten,  wurde eine alkoholische Suspension hergestellt, in der Ethanol langsam durch Wasser ersetzt wurde. Dabei ist ein Gel mit quervernetzten dreidimensionalen Polymerstrukturen entstanden. Die Gele können gegossen, getrocknet oder zu Partikeln sprühgetrocknet werden.

Schwache Anziehungskräfte zwischen den Chitin- und Siloxan-Oligomeren (eine Vorstufe von Siliziumdioxid) sowie die selbstorganisierte Zusammenlagerung von Chitin ermöglichten die Herstellung der Komposite. Durch verschiedene Bedingungen des Umfeldes kann die Struktur aktiv beeinflusst werden. So wurde z.B. während des Prozesses ein Magnetfeld angelegt, woraufhin sich die Chitin-Stäbchen parallel zueinander ausrichteten.

Aus den Nano-Verbundstoffen wiederum kann poröses Material durch Erhitzung gewonnen werden. Dabei verbrennen die Chitin-Stäbchen und definierte Hohlräume entstehen.

Die bei der Herstellung gewonnene Stabilität der Suspension eröffnet ein großes Handlungsfenster, um verschiedene Anordnungen und Morphologien herzustellen. Wir sind gespannt auf weitere Forschungsergebnisse.

Das Chitin, das Alonso und Belamie verwendeten, wurde aus Shrimps gewonnen. Die Heppe Medical Chitosan GmbH bietet Chitin verschiedenen Ursprungs an. Unser Sortiment umfasst u.a. Chitin aus Schneekrabbe, Shrimps oder Tintenfisch. Haben Sie Interesse? Erste Versuchsmengen können Sie bei uns im HMC⁺ Shop bestellen.

Quelle:

www.organische-chemie.ch: Herstellung von Siliciumdioxid-Chitin-Nanokomposite durch Selbstorganisation.

Über: Alonso, Bruno, Belamie, Emmanuel: Chitin-silica nanocomposites by self-assembly. In: Angew Chem Int Ed Engl. 2010 Oct 25;49(44):8201-4.