Magazin

Nachrichten aus der Chemie: Herr Meierhenrich, was reizt Sie an der Chiralität?
 Uwe Meierhenrich: Interessanterweise geben Biologie, Physik und Chemie unterschiedliche Antworten in der Chiralitätsforschung. Nehmen wir nur einmal die Frage nach dem Ursprung der Homochiralität in der Biosphäre. Der Biologe sagt: “Das ist eine Eigenschaft von Organismen. Sie ist im Lauf der Evolution in mehreren Millionen Jahren entstanden.” Der Physiker antwortet vielleicht: “Eine physikalische Kraft, die schwache Wechselwirkung, ist der Ursprung der Homochiralität.” Chemiker geben nochmal ganz andere Antworten. Zum Beispiel die Antwort, die ich Ihnen geben würde: “Chirale Photonen im interstellaren Raum haben einen kleinen Enantiomerenüberschuss in racemisch vorliegender Materie induziert.” 
Nachrichten: Der interstellare Raum spielt für Ihre Forschung eine große Rolle. Vor ein paar Jahren haben Sie nachgewiesen, dass die Bausteine des Lebens, die Aminosäuren, im All vorkommen.
Meierhenrich: Nicht nur vorkommen. Diese molekularen Bausteine des Lebens sind im All entstanden. Wir finden sie dort und können sie spektroskopisch untersuchen. Ob auch das Leben dort entstanden ist, ist eine andere Frage. Aber möglicherweise liegt im All der Ursprung der Homochiralität.
Nachrichten: Das Jahr 2014 wird ein besonderes für Ihre Forschung werden. Die Rosetta-Raumsonde wird auf dem Kometen mit dem unaussprechlichen russischen Namen …
Meierhenrich: 67P/Tschurjumow-Gerasimenko.
Nachrichten: … landen und nach chiralen Aminosäuren suchen. Was machen Sie eigentlich die nächsten Jahre bis es soweit ist?
Meierhenrich: Wir simulieren in Laborexperimenten, wonach wir nach der Landung auf dem Kometen suchen müssen. Es ist wichtig zu wissen: Welche Moleküle erwarten uns da? Wenn wir das wissen, dann sind diese natürlich leichter zu identifizieren. Dazu stellen wir künstliche Kometen im Labor her. Diese untersuchen wir dann mit enantioselektiver Gaschromatographie, oder wir unterziehen diese künstlichen Kometen zirkular polarisiertem Licht im Synchrotron und analysieren dann die Abbauprodukte. Wir haben mittlerweile schon eine ganze Reihe von Molekülen entdeckt, darunter auch Aminosäuren, die in diesem simulierten interstellaren Eis vorkommen und somit auch in Kometen vermutet werden.
Nachrichten: Das GC-MS an Bord von Rosetta befindet sich wohl momentan im Ruhezustand und wird dann nach der Landung geweckt?
Meierhenrich: Ja, allerdings laufen regelmäßig Fernprüfungen, die uns sagen, ob noch alles funktioniert. Das regelt das MPI für Sonnensystemforschung in Lindau für uns. Die Informatiker dort ändern regelmäßig die Gerätesoftware. Manchmal habe ich den Eindruck, dass jedes halbe Jahr eine neue Software hochgeschickt wird, mittlerweile sind wir, glaube ich, bei Version elf. Manchmal läuft die neue Softwareversion nicht mehr so wie die vorherige und versetzt uns in große Aufregung. Und schon müssen die Informatiker es wieder ändern. Im Juli 2010 flog die Rosetta-Sonde in 3000 km Entfernung an dem Asteroiden Lutetia vorbei. Dazu wurde das GC-MS extra aus dem Hibernation-Modus aufgeweckt. Neben flüchtigen Verbindungen, die aus dem Rauschen des Gerätes stammten, konnte wie erwartet in derart großer Entfernung keine Materie des Asteroiden nachgewiesen werden. Wichtig jedoch: Das GC-MS funktionierte einwandfrei.


<h2>Vom Nutzen der Weltraumforschung</h2>
Nachrichten: Die Rosetta-Mission ist im Jahr 2004 gestartet, die Vorarbeiten liefen aber schon seit den 1990er Jahren. Wie sind Sie zu der Mission gestoßen?
Meierhenrich: Es war eigentlich ganz einfach. Man muss als Wissenschaftler eine Schlüsselkompetenz haben, und das ist bei unserer Arbeitsgruppe die enantioselektive Gaschromatographie, die wir mittlerweile auch mehrdimensional betreiben können. Wir trennen Enantiomere, die konkurrierende Labore nicht auflösen können. Deshalb kamen dann die Max-Plancker vom MPI für Sonnensystemforschung — damals hießen sie noch Max-Planck-Institut für Aeronomie — auf uns zu und fragten, ob wir nicht unser Wissen für die Rosetta-Mission einsetzen könnten.
Nachrichten: War es dann einfach, ein weltraumtaugliches Gerät zu bauen?
Meierhenrich: Es war ein Kampf mit der Zeit, das Gerät fertig zustellen, und ein Riesenstress für alle Beteiligten: Techniker, Astrophysiker, Informatiker — wir haben in der heißen Phase buchstäblich sieben Tage die Woche 24 Stunden am Tag gearbeitet.
Nachrichten: Welche Rolle spielen Ihre Experimente für das Rosetta-Gesamtkonzept?
Meierhenrich: Eine wichtige, denn wir erweitern das Spektrum der Kometenforschung in Richtung Biochemie und Biologie. Wir wollen ja nicht nur organische Moleküle im Kometeneis detektieren, sondern Enantiomere trennen, einzeln identifizieren, quantifizieren, und den Enantiomerenüberschuss berechnen. Und eines ist klar: Wenn wir chirale organische Moleküle finden, ist es durchaus möglich, dass diese im Weltraum entstanden und dann auf die Erde durch Kometen, Mikro-Meteoriten oder Meteoriten niederrieselten. Und diese chiralen Grundbausteine könnten dann für die Entstehung des Lebens auf der Erde in einer chemischen Evolution gesorgt haben.
Nachrichten: Ist das nicht eine sehr exotische Vorstellung?
Meierhenrich: Ich denke, dass unser Ansatz auch die Offiziellen der europäischen Weltraumbehörde ESA überzeugt hat: Eine neue ESA-Mission, ExoMars, hat den Planeten Mars zum Ziel. Der Start ist für das Jahr 2018 vorgesehen, und die ESA hat schon bei uns angefragt, ob wir da nicht ein zweites Modell unseres Rosetta-Instruments bauen können, das dort mitfliegen kann.
Nachrichten: Kann man Know-how, das man für den Betrieb im Weltall gesammelt hat, eigentlich auch für den normalen Laborbetrieb auf der Erde nutzen?
Meierhenrich: Ja. Ich gebe Ihnen ein Beispiel aus der Gaschromatographie: 98 % aller stationärer Phasen, die wir hier auf der Erde einsetzen sind flüssig, d. h. die Analyten aus der Gasphase treten in einen Verteilungsprozess zwischen Gas- und flüssiger Phase. Wenn wir nun Gaschromatographie für den Weltraum entwickeln, müssen wir wissen, bei welcher Temperatur die stationäre Phase kristallisiert. Unterhalb dieser Temperatur kann man Gaschromatographie nicht mehr wie gewünscht betreiben. Wir haben also die Schmelzpunkte bestimmt und festgestellt, dass die bei — 60 °C liegen. Gaschromatographie bei sehr tiefer Temperatur funktioniert also. Wir haben infolgedessen einen Gaschromatographen entwickelt, der über ein Einlassventil flüssigen Stickstoff in den Chromatographenofen transportiert. So kann ich Gaschromatographie isotherm bei etwa —50 °C betreiben.
Nachrichten: Und was ist der Nutzen davon?
Meierhenrich: Tiefe Temperaturen haben in der enthalpiekontrollierten Gaschromatographie einen großen Vorteil: Die Thermodynamik sagt, dass die Auftrennung etwa von Enantiomeren bei diesen Temperaturen deutlich besser ist als bei Raumtemperatur. Viele leichtflüchtige enantiomere Verbindungen, etwa 3-Methylhexan, lassen sich dann einzigartig gut trennen. Und alles durch diesen kleinen Spin-off-Effekt aus der Weltraumforschung.
Nachrichten: Mit Understatement haben Sie bei der Preisverleihung des Horst-Pracejus-Preises gesagt: “Meine Forschung ist nicht nützlich, aber schön.” Allerdings stehen doch Parfümhersteller bei Ihnen Schlange, um sich die Enantiomere trennen zu lassen …
Meierhenrich: O.k., ich gebe zu: Meine Forschung ist auch nützlich. Wenn wir jetzt z. B. versuchen, Gaschromatographie bis zu —60 °C zu betreiben, kann das sicher Anwendungen bieten. Und tatsächlich liegt in der Nähe meiner Universität Nizza die Stadt Grasse, die weltweite Hauptstadt der Aroma- und Parfümstoffe. Viele der Unternehmen dort kennen unser Labor gut und haben Verträge mit uns, die meine Doktoranden und auch die aufwendige instrumentelle Analytik finanzieren.


<h2>Forschung in Frankreich</h2>
Nachrichten: Frankreich ist immer noch ein selten gewählter Forschungsstandort für deutsche Wissenschaftler? Liegt das an der Sprachbarriere? Die Franzosen sind ja berüchtigt dafür, keine andere Sprache als Französisch gelten zu lassen.
Meierhenrich: Das stimmt. Ich frage meine Studenten gerne am Anfang des Semesters, ob sie eine Vorlesung lieber auf Englisch oder auf Französisch hören wollen. Und tatsächlich: Alle 120 Studenten plädieren für Französisch. Für mich ist das nicht schlecht, denn so bin ich gezwungen, mein Französisch stets zu verbessern. Das macht mir Freude, denn ich bin ein großer Freund der französischen Kultur und der französischen Sprache.
Nachrichten: Was sollte man als deutscher Wissenschaftler beachten, wenn man eine Stelle in Frankreich sucht? 
Meierhenrich: Im universitären System gibt es einen großen Unterschied zwischen Frankreich und Deutschland, dessen man sich als deutscher Wissenschaftler gewahr sein muss. In Frankreich gehen die besten jungen Leute nach dem Abitur nicht an die Universitäten, sondern an die Grandes Écoles, das sind hochschulartige Ausbildungseinrichtungen ohne expliziten Forschungsauftrag, für die es in Deutschland kein Pendant gibt. Frankreich hat mittlerweile erkannt, dass hier in der Nachwuchsgewinnung für die Universitäten etwas schief läuft. Deshalb sind verschiedene Initiativen gestartet worden, die jungen Leute zu überzeugen, an die Universitäten zu gehen und nicht an die Grandes Écoles.
Nachrichten: Ist das der größte strukturelle Unterschied?
Meierhenrich: Es gibt noch einen zweiten: Die Individualität der Forschung. In Deutschland hat ein Professor mit seiner Arbeitsgruppe große Freiheit. Er entscheidet, welche wissenschaftlichen Fragen er verfolgt und welche Geräte er dazu anschafft. In Frankreich wird viel über das Laboratoire definiert. Das Laboratoire ist ein Zusammenschluss aus fünf bis zehn Arbeitsgruppen, und dieser Zusammenschluss entscheidet kollektiv, wohin die Reise in der Forschung geht. Jedes Laboratoire wird übrigens alle vier Jahre nach harten Kriterien evaluiert — wohlgemerkt, das Kollektiv und nicht das Individuum. Wenn mein Laboratoire die Note D für défavorable erhält, wird das gesamte Laboratoire geschlossen — da kann ich selbst noch so gut sein.
Nachrichten: Und was schätzen Sie am französischen Hochschulsystem?
Meierhenrich: Innerhalb der französischen Professorenschaft gibt es deutlich mehr Frauen als in Deutschland. An manchen Universitäten liegt das Verhältnis selbst in der Chemie fast bei 50:50. Das finde ich wichtig und für den weiblichen Nachwuchs in der Chemie motivierend.
Außerdem hat Frankreich für Professoren ein Auszeichnungssystem. Etwa 20 Prozent der besten Professoren erhalten einen Prix, wie es im Französischen genannt wird. Das bedeutet einen finanziellen Bonus von 25 000 Euro mehr Gehalt, verteilt auf vier Jahre. Zwar ist auch das zusätzliche Geld angenehm, noch besser ist aber die Wertschätzung, die einem ein solcher Prix vermittelt und die zusätzlich motiviert. So etwas ähnliches umzusetzen, wäre auch eine gute Idee für Deutschland.

Artikel

“Der Ursprung der Homochiralität liegt möglicherweise im All”

Nachrichten aus der Chemie: Herr Meierhenrich, was reizt Sie an der Chiralität? Uwe Meierhenrich: Interessanterweise geben Biologie, Physik und Chemie unterschiedliche Antworten in der Chiralitätsforschung. Nehmen wir nur einmal die Frage nach dem Ursprung der Homochiralität in der Biosphäre. De...

Prof.Dr.

Durch das Elektrospinnverfahren sind Polymernanofasern mit Durchmessern bis hinunter zu drei Nanometern möglich. Noch wichtiger ist, dass dadurch vielfältige Strukturen realisierbar sind: glatte Oberflächen, Oberflächen mit Poren oder fraktalen Strukturen; Fasern mit runden oder bandartigen Querschnitten, mit konstanten Durchmessern oder regelmäßig auftretenden Verdickungen in Form von Spindeln, mit unregelmäßigen Verzweigungen oder regelmäßig angeordneten Stacheln.
All diese Strukturen lassen sich aus Lösungen oder Schmelzen herstellen (Abbildung 1). Das Herz einer Elektrospinnapparatur bilden eine Elektrode, über welche die zu verspinnenden Komponenten zugeführt und dabei elektrisch aufgeladen werden, und eine Gegenelektrode, auf der sich die entstehenden Fasern abscheiden. Zwischen den Elektroden liegt typischerweise ein Feld von 50 bis 500 kV·m—1. Form und Anordnung der Elektroden sind variierbar.1—4
Polymernanofasern entstehen aus synthetischen oder natürlichen Polymeren; sie können Chromophore, Nanopartikel, Medikamente oder auch biologische Systeme wie DNA oder Bakterien enthalten, die sich beim Elektrospinnprozess direkt in die Faser einschleusen lassen.


<h2>Faserbildung über Selbstorganisation</h2>
Im Gegensatz zur Extrusion, welche die Faserbildung über Düsenformen und mechanische Deformationskräfte kontrolliert, beruht der Elektrospinnprozess auf elektrisch getriebenen Selbstorganisationsprozessen gemäß dem Earnshaw-Theorem. Diesem zufolge sind elektrische Felder nicht in der Lage, Objekte in einem stabilen Gleichgewicht zu halten.5 Beim Elektrospinnen entstehen je nach Elektrodenform einzelne oder viele gleich geladene Flüssigkeitsstrahlen, die entsprechend dem Theorem eine Reihe von Instabilitäten erfahren.
Besonders wichtig ist die Biegungsinstabilität: Sie führt den Strahl auf schleifenförmigen Wegen zur Gegenelektrode und bewirkt dabei eine sehr hohe und schnelle Dehnung des Strahls (Dehnungsverhältnis bis 105, Dehnungsrate bis 105 s—1). Als Folge daraus nimmt der Strahldurchmessser ab und damit letztlich auch der Durchmesser der entstehenden Faser.
Eine axisymmetrische Instabilität verursacht dagegen eine periodische Schwankung des Durchmessers und erzeugt so spindelartige Strukturen entlang der Fasern.
Weiterhin treten durch hohe Oberflächenladungen des Strahls Verzweigungen auf, die in manchen Fällen regelmäßige Stachelstrukturen entlang der Faser bewirken.
Welche dieser drei Instabilitäten auftreten und unter welchen Bedingungen bestimmte Instabilitäten dominieren, ist theoretisch wohl verstanden und experimentell kontrollierbar.4—8 So lassen sich die entstehenden Faserstrukturen beeinflussen. Allerdings müssen sehr viele Material- und technische Parameter geeignet eingestellt sein, um den Spinnprozess zu kontrollieren und stabil zu gestalten. So wird beispielsweise die Faserdicke kontrolliert durch die Polymerkonzentration in der Spinnlösung, durch die Oberflächenenergie und elektrische Leitfähigkeit der Spinnlösung, durch die Flussrate an der Elektrode und durch das angelegte elektrische Feld.9


<h2>Nanofaservliese</h2>
Durch Elektrospinnen entstehen hochporöse Nanofaser-Vliese — Nonwovens — mit Porositäten von über 90 Vol.-%. In ihnen können Fasern je nach Geometrie der Gegenelektrode planar, unaxial oder kreuzförmig angeordnet sein (Abbildung 2). Die Porengestalt, die durch die Anordnung der Fasern im Vlies definiert wird, ist dabei unregelmäßig.
Solche Nanofasern, Vliesarchitekturen und Porenstrukturen haben ein hohes technisches Potenzial in so unterschiedlichen Gebieten wie 
<list list-type="order">
<list-item>
</list-item></list>Filteranwendungen (hohe Selektivität auch bei kleinen Partikeln),

<list-item>
Modifizierung von Textilien (hoher Windwiderstand, hohe thermische Isolation),
</list-item>
<list-item>
Faserverstärkung (hohe Achsenverhältnisse auch bei kürzeren Fasern), 
</list-item>
<list-item>
Sensorik und Katalyse (hohe Oberfläche, kurze Diffusionswege),
</list-item>
<list-item>
Gewebezüchtung (Analogie zur extrazellulären Matrix) und Wundheilung,
</list-item>
<list-item>
Medikamententrägerung und -freisetzung (einfaches Einschleusen von Wirkstoffen).1—4,10
</list-item>

Es gibt mehrere Gründe für diese Anwendungsvielfalt: So sind nicht nur sehr viele Faserstrukturen herstellbar, sondern es lassen sich auch Wirkstoffe direkt beim Spinnen in die Fasern einlagern. Außerdem sorgt das breite Spektrum der einstellbaren Porenabmessungen, inneren Oberflächen sowie der Diffusions- und Permeationseigenschaften für die große Bandbreite. Beim Spinnprozess können Faserdurchmesser direkt eingestellt werden. Die Korrelation zwischen den Faserdurchmessern und den Vlieseigenschaften ist sowohl über Monte-Carlo-Simulationen als auch experimentelle Arbeiten etabliert.11—13 So gilt, dass das Verhältnis von mittleren Porendurchmessern zu den mittleren Faserdurchmessern etwa bei 6 liegt, unabhängig vom absoluten Maß der Durchmesser.


<h2>Elektrospinnbare Polymersysteme</h2>
Ein zentraler Punkt für die Anwendungsvielfalt ist das breite Spektrum der Polymermaterialien, die sich zu Fasern und Vliesen elektrospinnen lassen. Für jede Anwendung, sei sie technisch oder medizinisch, gibt es optimal geeignete Materialien hinsichtlich chemischer Beständigkeit, optischer Eigenschaften, mechanischer Steifigkeit, Bioverträglichkeit.
Die Mehrzahl der beschriebenen Untersuchungen befasst sich mit organolöslichen Polymeren. Darunter sind technische Polymere wie Polyamide, Polyacrylnitril, Polyvinylidenfluorid und Polyurethane sowie bioverträgliche oder bioabbaubare Polymere wie Polylactide oder Polycaprolacton, aber auch natürliche Polymere wie Cellulose, Collagen, Chitin oder Seide. Beispielsweise lassen sich Polyamide problemlos in Laboranordnungen aus Ameisensäure verspinnen, Polyacrylnitril aus Dimethlyformamid, Polystyrol aus 1,2-Dichloroethan, Kollagen aus Hexafluoroisopropanol. Fügt man den Polymerfasern beim Spinnen spezifische Salze zu und reduziert diese nach dem Spinnen, entstehen auch elektrisch leitfähige Fasern z. B. aus Kupfer, superparamagnetische Fasern auf Cobaltbasis oder auch Fasern, die bimetallische Pt/Pd-Nanopartikel enthalten. Sie eignen sich für Anwendungen in Elektronik, Magnetismus und Katalyse.3
Manchmal ist das Verspinnen aus organischen Lösungsmitteln nicht die optimale Wahl. Dies ist bei technischen Anwendungen der Fall, beispielsweise für Filter, die ein hohes Volumen an Vliesen erfordern oder bei medizinischen Anwendungen, bei denen die mögliche Toxizität der Lösungsmittel eine Rolle spielt. Weitere und meist nur sehr aufwendig in den Griff zu bekommende Probleme sind Lösungsmittelrückgewinnung, Schutz bei der Verarbeitung der Lösungsmittel und Verhindern von Explosionen bei hohen Lösungsmittelkonzentration — immerhin liegen beim Elektrospinnen hohe Felder an.
Es ist klar, dass Wasser für ein grünes Elektrospinnen mit Abstand das geeignetste Lösungsmittel ist. Es existieren eine ganze Reihe von Arbeiten, die sich mit dem Elektrospinnen von wasserlöslichen Polymeren wie Poly(ethylenoxid) (PEO), Poly(vinylalkohol) (PVA), Poly(acrylsäure) (PAA), Poly(ethylenimin) (PEI), Poly(acrylamid) oder Poly(vinylpyrollidon) (PVP) befassen.
Gegenstand einiger Studien ist das Verspinnen von PVP aus wässriger Lösung. Hier haben insbesondere Mischsysteme Beachtung gefunden. So sind strukturierte Fasern herstellbar, wenn eine Polymer-Mischungskomponente nach den Spinnen selektiv extrahiert wird. PVP-Mischfasern mit Metallkomponenten, mit Viren oder auch Enzymen wurden hergestellt und Sol-Gel-Präkursoren mit PVP-Fasern als Template dienten dazu, Keramikfasern im Submikrometerbereich zu erzeugen. Die Kombination hoher elektrischer Felder und Wasseratmosphäre im Spinnraum scheint hierbei kein Problem zu verursachen.
Das Problem liegt vielmehr darin, dass Nanofasern und Vliese im technischen oder medizinischen Einsatz u. a. gegenüber Wasser instabil sind. Es gilt also, Konzepte zu entwickeln, welche die Fasern nach dem Elektrospinnen stabilisieren, ohne die Fasereigenschaften zu verschlechtern.


<h2>Auf dem Weg zum grünen Elektrospinnen</h2>
Ein Weg zur Stabilisierung von aus Wasser gesponnenen Fasern besteht darin, sie chemisch zu vernetzen. So erhöhen z. B. analoge Veresterungsreaktionen oder Aldol-Reaktionen mit Polyaldehyden die Wasserresistenz von elektrogesponnenen PVA/PAA-Mischfasern deutlich. Bei solchen Reaktionen ist allerdings zu beachten, dass sowohl die Vernetzungsreaktion selbst, als auch nicht abreagierte Teile der Vernetzungskomponenten die physikalischen Eigenschaften und die Toxizität der Fasern erheblich verändern können. Die Vernetzung von PVA mit PAA erhöht z. B. wegen nicht reagierter Carboxylgruppen die Hydrophilie und beeinflusst damit das Quellverhalten. Nachteile dieser Art von Vernetzungsreaktionen sind zudem die begrenzte hydrolytische Stabilität der Vernetzungspunkte.
Eine Alternative zur Vernetzung von PVA mit PAA oder Aldehyden zeigt das Beispiel von Fasern aus PVA und Cyclodextrin. Diese sind nach einer thermischen Vernetzung stabil und zeigen eine starke pH-Abhängigkeit des Quellungsverhaltens gegenüber Wasser. Ferner lässt sich PVA, das mit photovernetzbaren Substituenten ausgerüstet ist, sehr effektiv durch Lichteinstrahlung vernetzen. Dies hat den Vorteil, dass die Vernetzung lokalisiert erfolgt.
Ein interessanter Ansatz ist das reaktive Elektrospinnen.1414,15 So wurde beispielsweise eine Mischung aus 2-Hydroxymethylmethacrylat, Methacrylsäure, Ethylenglycoldimethacrylat, 2,2'-Diazoisobutyronitril und einer photovernetzbaren Komponente zunächst vorpolymerisiert und anschließend während des Elektrospinnens photochemisch vernetzt (Abbildung 3). Auch Polydicyclopentadien-Fasern sind durch reaktives Elektrospinnen herstellbar. Ein Vorteil dieses Weges liegt darin, dass die Viskosität der Spinnmischung über einen weiten Bereich einstellbar ist; ein Nachteil liegt darin, dass die Topfzeit der Spinnmischungen sehr genau kontrolliert werden muss.
Ein vielseitiger und vielversprechender Weg besteht im Elektrospinnen von wässrigen Dispersionen wasserunlöslicher Polymere wie Polystyrol oder Polyacrylaten.16,17 Hierzu gibt man den Spinnlösungen ein wasserlösliches Polymer in geringen Mengen zu, um den Spinnprozess zu stabilisieren. Nach dem Verspinnen wird die wasserlösliche Komponente, die als Templat wirkt, entfernt (Abbildung 4, S. 716). Es resultieren wasserstabile Fasern, die aus den Dispersionspartikeln aufgebaut sind (Abbildung 5, S. 716). Sehr viel glattere Fasern entstehen aus Dispersionspartikeln mit niedrigen Glastemperaturen (Abbildung 6).17
Kürzlich zeigten wir, dass sich auch bioabbaubare Nanofasern basierend auf dem Konzept des Dispersionselektrospinnens herstellen lassen (Abbildung 7).18 Verwendet wurde hierzu ein wasserunlöslicher Block-Copolyester aus Poly(hexyl- adipat) und PEO.
Wasser als Lösungsmittel ist beim Elektrospinnen also vielseitig einsetzbar und wird sicher eine große Zukunft haben.
Ferner gab es in den vergangenen Jahren einige Modifizierungen des Elektrospinnvorgangs, darunter das Koaxialspinnen, bei dem zwei koaxial angeordnete Düsen Kern-Schale-Fasern oder hohle Fasern herstellen.19 Beim Nahfeldspinnen ist es sogar möglich, mit einzelnen Nanofasern auf Oberflächen gezielt Muster zu erzeugen, also mit Nanofasern zu schreiben.20,21 Beide Methoden erweitern die Vielzahl der durch Elektrospinnen erzielbaren Nanostrukturen noch einmal deutlich.


<h2>— — — QUERGELESEN</h2>
Der Elektrospinnprozess beruht auf elektrisch getriebenen Selbstorganisationsprozessen; durch Steuerung der dabei auftretenden Inhomogenitäten lassen sich sehr vielfältige Strukturen erzeugen.
Viele Polymermaterialien lassen sich zu Fasern und Vliesen elektrospinnen, auch dies erweitert die Anwendungsvielfalt.
Wasser als Lösungsmittel ist beim Elektrospinnen vielseitig einsetzbar und hat als grünes Lösungsmittel ein großes Potenzial.


<h2>— — — Festkörper, Materialien und vieles mehr</h2>
Wolfgang Bensch organisiert für das GDCh-Wissenschaftsforum Chemie in Bremen gleich zwei Vortragsreihen. Die Sessions “Festkörper: Nano, Mikro, Makro, Schicht” und “Vom Precursor zum Material” bieten “in kurzer Zeit einen fundierten Überblick über aktuelle Forschungsgebiete und Fortschritte”.
Nachrichten aus der Chemie: Herr Bensch, was erwartet den Besucher in den Sessions?
Wolfgang Bensch: Die beiden Vortragsreihen am Montag- und Dienstagnachmittag belegen, welche wichtigen Beiträge die Chemie in den unterschiedlichsten Bereichen leistet: 
Mit mikroporösen Schichtsilicathybridmaterialien können beispielsweise Polymer-Schichtsilicat-Nanokomposite mit sehr hohen Gasbarrieren hergestellt werden. Dies stellt Josef Breu vor.
Wie werden mikroporöse kristalline Feststoffe gebildet? Bert Weckhuysen zeigt, wie mit nicht invasiven In-situ-Untersuchungen Details der Mechanismen aufgeklärt werden.
In der Natur findet unter ambienten Bedingungen die Wasseroxidation statt, die Philipp Kurz biomimetisch nachvollziehen will.
Marc Armbrüster berichtet über die Herausforderung, neue, aktive, selektive, energiesparende und Abfall vermeidender Katalysatornanoteilchen zu entwickeln.
Die Miniaturisierung von Bauteilen für Zukunftstechnologien erfordern neue Synthesestrategien sowie die Erschließung neuer Materialklassen. Darüber sprechen Ralf Riedel und Gabriela Mera.
Für die Charakterisierung nanoskaliger Strukturen setzt Kerstin Schmale neue Analysetechniken wie AFM-basierte Methoden ein.
Das Potenzial komplexer und hierarchisch aufgebauter Nanostrukturen für tribologische und elektronische Anwendungen sowie für den Energietransport stellen Wolfgang Tremel bzw. Harald Graaf vor.
Polyoxometallate könnten eine neue Generation von Trägermaterialien für die gezielte Medikamentenabgabe oder Bausteine für die molekulare Spin-Elektronik darstellen. wie Greta Patzke bzw. Paul Kögerler deutlich machen.
Welche synthetischen Herausforderungen müssen bei der Größen- und Morphologiekontrolle von Nanomaterialien gelöst werden? Darüber sprechen Bettina Lotsch und Sanjay Mathur.
Nachrichten: Worauf freuen Sie sich am meisten beim Wissenschaftsforum?
Bensch: Ich freue mich besonders darauf, dass ich mir in kurzer Zeit einen fundierten Überblick über aktuelle Forschungsgebiete und Fortschritte verschaffen kann. Diese einmalige Gelegenheit sollten alle wahrnehmen und die Vortragsreihen besuchen.


— — — Joachim H. Wendorff war bis zu seinem Ruhestand im Jahr 2007 Inhaber eines Lehrstuhls für Physikalische Chemie in Marburg. Seine Forschungsthemen sind u. a. Funktionspolymere, Flüssigkristalle, Polymerblends und nanostrukturierte Polymersysteme. Seema Agarwal habilitierte sich im Jahr 2007 für makromolekulare Chemie in Marburg. Ihre Forschungsgebiete: bioabbaubare Polymere, Biopolymere, Polymere für die Gentransfektion, responsive Polymere, NMR von Polymeren, kontrollierte Polymerisationen und Elektrospinnen. Andreas Greiner, übernahm 2001 den Lehrstuhl für Makromolekulare Chemie und Technologie in Marburg. Seine Forschungsgebiete umfassen u. a. Polymerisationskatalyse, Nanofasern und Elektrospinnen, funktionalisierte Nanopartikel, antibakterielle Polymere, polymere Biokomposite, künstliche Moleküle. V.l.: Wendorff, Agarwal, Greiner.



<ul>
<li>
1 

S. Ramakrishna, Teik-Cheng Lim, Wee-Eong Teo, An Introduction to Electrospinning and Nanofibers, World Scientific Pub Co 2005.
</li>
<li>
2 

 
Z. M.Huang, 
Y. Z. Zhan, 
M. Kotaki, 
S. Ramakrishna, 
<source>Compos. Sci. Techn. 
(2003), 
63, 
2223.
</li>
<li>
3 

 
A. Greiner, 
J. H. Wendorff, 
<source>Angew. Chem. 
(2007), 
119, 
5750.
</li>
<li>
4 

 
D. H. Reneker, 
A. L. Yarin, 
E. Zussman, 
H. Xu, 
<source>Adv. Appl. Mechanics 
(2007), 
41, 
44.
</li>
<li>
5 

 
S. Earnshaw, 
<source>Trans. Camb. Phil. Soc. 
(1842), 
7, 
97.
</li>
<li>
6 

 
H. Fong, 
S. Koombhongse, 
<source>J. Appl. Phys. 
(2000), 
87, 
4531.
</li>
<li>
7 

 
M. M. Hohman, 
M. Shin, 
G. C. Rutledge, 
M. P. Brenner, 
<source>Phys. Fluids 
(2001), 
13, 
2201.
</li>
<li>
8 

 
M. M. Hohman, 
M. Shin, 
G. C. Rutledge, 
M. P. Brenner, 
<source>Phys. Fluids 
(2001), 
13, 
2221.
</li>
<li>
9 

 
S. V. Fridrikh, 
J. H. Yu, 
M. P. Brenner, 
G. C. Rutledge, 
<source>Phys. Rev. Lett. 
(2001), 
90, 
144502.
</li>
<li>
10 


Y. Filatov, 
A. Budyka, 
V. Kirichenko, 
<source>Fundamentals in Separation and Filtration Processes, <publisher-name>BegellHouse, Inc.</publisher-name>, <publisher-loc>Redding, CT, USA</publisher-loc>, 2007.

</li>
<li>
11 

 
M. M. Tomadakis, 
T. J. Robertson, 
<source>J. Compos. Mater. 
(2005), 
39, 
163.
</li>
<li>
12 


M. M. Tomadakis, 
S. V. Sitirchos, 
<source>J. Chem. Phys., 
1993, 
99, 
9820.

</li>
<li>
13 

 
D. Hussain, 
F. Loyal, 
A. Greiner, 
J. H. Wendorff, 
<source>Polymer 
(2010), 
51, 
3989. 
</li>
<li>
14 

 
P. Gupta, 
S. R. Trenor, 
T. E. Long, 
G. L. Wilkes, 
<source>Macromolecules 
(2004), 
37, 
9211.
</li>
<li>
15 

 
X. Xu, 
J. F. Zhang, 
Y. Fan, 
<source>Biomacromolecules 
(2010), 
11, 
2283.
</li>
<li>
16 

 
A. Stoiljkovic, 
M. Ishaque, 
W. Justus, 
L. Hamel, 
E. Klimov, 
W. Heckmann, 
B. Eckhardt, 
J. H. Wendorff, 
A. Greiner, 
<source>Polymer 
(2007), 
48, 
397. 
</li>
<li>
17 

 
A. Stoiljkovic, 
R. Venkatesh, 
E. Klimov, 
V. Raman, 
J. H. Wendorff, 
A. Greiner, 
<source>Macromolecules 
(2009), 
42, 
6147.
</li>
<li>
18 


J. Sun, 
K. Bubel, 
F. Chen, 
T. Kissel, 
S. Agarwal, 
A. Greiner, 
<source>Macromol. Chem. Rapid Commun., 
2010, 
31.

</li>
<li>
19 

 
Z. Sun, 
E. Zusmann, 
A. L. Yarin, 
J. H. Wendorff, 
A. Greiner, 
<source>Adv. Mat. 
(2003), 
15, 
1929.
</li>
<li>
20 

 
C. H. Chang, 
K. Limkrailassiri, 
L. Lin, 
<source>Appl. Phys. Lett. 
(2008), 
93, 
123111.
</li>
<li>
21 

 
Ch. Hellmann, 
J. Belardi, 
R. Dersch, 
A. Greiner, 
J. H. Wendorff, 
S. Bahnmüller, 
<source>Polymer 
(2009), 
50, 
1197.
</li>
</ul>

Veranstaltungen

Allgemein

Artikel

“Der Ursprung der Homochiralität liegt möglicherweise im All”

Überprüfung Ihres Anmeldestatus ...

Anonymous

Veranstaltungen

Allgemein

Artikel

“Der Ursprung der Homochiralität liegt möglicherweise im All”

Überprüfung Ihres Anmeldestatus ...