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Nanotechnologie: Wunderkugeln aus Öl und Wasser

Aus Miniemulsionen lassen sich Kunststoffkügelchen mit Durchmessern von 30 bis zu 500 Nanometern herstellen. Sie haben vielerlei Anwendungen von der Elektronik bis zur Medizin. Mit einem Zellgift gefüllt, könnten sie etwa gezielt Tumoren ansteuern und diese zerstören.
Vinaigrette

Schon die Alchemisten wussten, dass sich nur Ähnliches in Ähnlichem löst ("similia similibus solvuntur"). Wasser- und Ölmoleküle sind in ihrem Aufbau jedoch grundverschieden, weshalb es zum Beispiel aussichtslos ist, sich nur mit Wasser die schmutzigen Hände nach einer Fahrradreparatur waschen zu wollen. Und wenn wir eine Vinaigrette zubereiten, müssen wir schütteln, quirlen oder kräftig rühren, um das Öl im Essig zu verteilen. Das Ergebnis bleibt trotzdem nicht sehr lange stabil. Nach einer Weile trennt sich das Öl wieder vom Essig und schwimmt obenauf. Als wollte es sagen: Mich bekommst du da nicht hinein!

Doch was ist mit Gesichtskremes, Majonäse oder Milch? Sie wirken äußerlich durch und durch homogen − zumindest innerhalb des Haltbarkeitszeitraums −, obwohl sie doch ebenfalls aus öligen und wässrigen Anteilen bestehen. Chemiker bezeichnen solche Systeme aus zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten als Emulsionen. Die eine Komponente liegt dabei in Form winziger Tröpfchen in der anderen vor. Bei Milch oder Bodylotion ist das Öl oder Fett in dieser Weise fein in Wasser verteilt. Bei Butter und Margarine verhält es sich genau umgekehrt: Hier schwimmen kleinste Wassertropfen im Öl oder Fett.

Wie gelingt es, solche Emulsionen stabil zu halten – trotz der Tendenz der beiden nicht mischbaren Flüssigkeiten, sich voneinander zu trennen? …

Juni 2013

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Juni 2013

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  • Quellen

Butt, H. J. et al.: Physics and Chemistry of Interfaces. Wiley-VCH, Weinheim 2006

Klinger, D., Landfester, K.: Stimuli-Responsive Microgels for the Loading and Release of Functional Compounds – Fundamental Concepts and Applications. In: Polymer 53, S. 5209 – 5231, 2012

Landfester, K.: Miniemulsionspolymerisation und Struktur von Polymer- und Hybridnanopartikeln. In: Angewandte Chemie 121, S. 4556 – 4576, 2009

Nayak, S., Lyon, L. A.: Weiche Nanotechnologie mit weichen Nanopartikeln. In: Angewandte Chemie 117, S. 7862 – 7886, 2005

Vogel, N. et al.: From Soft to Hard: the Generation of Functional and Complex Colloidal Monolayers for Lithography. In: Soft Matter 8, S. 4044 – 4061, 2012