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Nanochemie: Reaktionen zwischen wenigen Molekülen

An den Verbindungsstellen von sich kreuzenden Polymernanofasern lassen sich winzige chemische Reaktoren erzeugen. Darin könnten Reaktionen mit weniger als 1500 Molekülen durchgeführt werden, berichten Pavel Anzenbacher und Manuel Palacios von der Bowling Green State University in Ohio. Der geringe Umfang reduziert den Energieverbrauch, vermeidet mögliche Probleme im Zusammenhang mit der Toxizität einiger Ausgangsstoffe und minimiert die Abfallmenge.

Nanofasern | Ein Gitter aus Nanofasern, wie es Pavel Anzenbacher und Manuel Palacios herstellten.
Die beiden Forscher stellten zunächst Polymerfasern mit einem Durchmesser von rund 200 Nanometern her, in die sie verschiedene reaktive Moleküle füllten. Dann legten sie die Fasern in einer rechtwinkligen Gitterstruktur übereinander und setzten sie entweder Hitze oder Lösungsmitteldämpfen aus. Diese Prozedur ließ die Fasern an den Kreuzungspunkten verschmelzen, wodurch eine chemische Reaktion zwischen den reaktiven Verbindungen stattfand, die beide Fasern enthielten.

Auf diese Weise erzeugten die Forscher eine Vielzahl von abgetrennten, nur wenige Attoliter fassenden Reaktionsräumen. Die reagierenden Stoffmengen lagen dabei im Bereich von Zeptomol (10-21 Mol). Mit Hilfe von Fluoreszenzmessungen und Massenspektroskopie ließen sich die Reaktionsprodukte direkt an den Kreuzungspunkten analysieren, so Anzenbacher und Palacios. Ihnen zufolge könnte das Nanogitter womöglich derart verkleinert werden, dass eine Reaktion zwischen lediglich zwei Molekülen – jede aus einer Faser – stattfindet. (mp)

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