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Forscher untersuchen erstmals "lebende" Nanomaterialien

Neue Technologien geben Aufschluss darüber, wie Nanomaterialien entstehen und wachsen.

01.07.2019

Eine neue Form der Elektronenmikroskopie ermöglicht es Forschern, nanoskalige Rohrmaterialien zu untersuchen, während sie "lebendig" sind und Flüssigkeiten bilden - eine Premiere auf dem Fachgebiet.

Die neue Technik, die von einem multidisziplinären Team der Northwestern University und der University of Tennessee entwickelt wurde und die sogenannte Flüssigphasen-Transmissions-Elektronenmikroskopie (VT-LPTEM) genannt wird, ermöglicht es Forschern, diese dynamischen, empfindlichen Materialien mit hoher Auflösung zu untersuchen. Mit diesen Informationen können Forscher besser verstehen, wie Nanomaterialien wachsen, sich bilden und entwickeln.

"Bis jetzt konnten wir nur tote, statische Materialien betrachten", sagte Nathan Gianneschi vom Northwestern, der die Studie mit leitete. "Diese neue Technik erlaubt es uns, die Dynamik direkt zu untersuchen - etwas, was vorher nicht möglich war."

Gianneschi ist der Jacob und Rosaline Cohn Professor für Chemie am Weinberg College of Arts and Sciences der Northwestern University, Professor für Materialwissenschaften und Ingenieurwesen und Biomedizinische Technik an der McCormick School of Engineering und stellvertretender Direktor des International Institute for Nanotechnology. Er leitete die Studie gemeinsam mit David Jenkins, Associate Professor für Chemie an der University of Tennessee, Knoxville.

Nachdem Anfang des 20. Jahrhunderts die Bildgebung mit lebenden Zellen möglich wurde, revolutionierte sie den Bereich der Biologie. Zum ersten Mal konnten Wissenschaftler lebende Zellen beobachten, wie sie aktiv Lebensfunktionen entwickelten, migrierten und ausführten. Bisher konnten die Forscher nur tote, fixierte Zellen untersuchen. Der Technologiesprung lieferte entscheidende Erkenntnisse über Art und Verhalten von Zellen und Geweben.

"Wir denken, dass LPTEM für die Nanowissenschaften das tun könnte, was die Lebendzell-Lichtmikroskopie für die Biologie getan hat", sagte Gianneschi.

LPTEM ermöglicht es Forschern, Komponenten zu mischen und chemische Reaktionen durchzuführen, während sie beobachten, wie sie sich unter einem Transmissionselektronenmikroskop entfalten.

In dieser Arbeit untersuchten Gianneschi, Jenkins und ihre Teams metallorganische Nanoröhren (MONTs). Als Unterklasse metallorganischer Gerüste haben MONTs ein hohes Potenzial für den Einsatz als Nanodrähte in elektronischen Miniaturbauteilen, nanoskaligen Lasern, Halbleitern und Sensoren zum Nachweis von Krebsbiomarkern und Viruspartikeln. MONTs sind jedoch wenig erforscht, da der Schlüssel zur Erschließung ihres Potenzials im Verständnis ihrer Entstehung liegt.

Zum ersten Mal beobachteten das Team von Northwestern und University of Tennessee die Entstehung von MONTs mit LPTEM und führten die ersten Messungen von finiten Bündeln von MONTs im Nanometerbereich durch.

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