Helmholtz Zentrum Berlin

#HZBzlog

BESSY • The ideal microscope for space and time

business as (un)usual

authored 2 years ago:

Probenkammer an BESSY II zeigt: Ein Material „boxt“ zurück

Manche Materialien sind mit voller Absicht hauptsächlich aus Poren aufgebaut: Zum Beispiel die so genannten MOFs (Metallorganische Gerüststrukturen): in ihre Poren lassen sich Gasmoleküle wie Methan einlagern, so dass MOFs als Tanks für Methan-Autos interessant sind. Normalerweise gilt: mit mehr Druck geht auch mehr Gas hinein.

DUT49 DUT-49 kann besonders viel Methan speichern. Bild: TU Dresden

Aber jetzt haben Teams um Stefan Kaskel von der TU Dresden und vom HZB ein besonderes MOF unter die BESSY II-Lupe genommen: DUT-49, das die Dresdner entwickelt haben. Zwar besitzt es eine extrem hohe Aufnahmekapazität für Methan, aber es verhält sich ziemlich originell: Wird der Druck über einen Schwellenwert erhöht, dann „boxt“ DUT-49 zurück und spuckt das Gas wieder aus.

Die Röntgenuntersuchungen unter Druck fanden in einer eigens entwickelten Probenkammer an BESSY II statt und zeigten den Grund für diesen seltsamen Effekt: Ab einem bestimmten Druck verdreht sich die gesamte Struktur, die Poren schließen sich rasch. Dies lässt sich in dem Video2 gut sehen, das die Forschergruppe in ihrem Bericht in Nature veröffentlicht hat.

Ganz anschaulich erklärt Stefan Kaskel, wie man sich das vorstellen kann: "Was ist Druck? Das sind letztendlich Moleküle, die auf eine Wand treffen, das heißt gegen die Wand boxen. Nun können poröse Materialien normalerweise diesen Druck abfangen. Das ist sozusagen wie beim Boxen gegen Schaumstoff: Die Wand gibt nach und fängt den Druck ab. Eigentlich verhalten sich alle normalen Materialien so. Hier aber „boxt“ das Material zurück, das heißt auf einen „Boxangriff“ durch eine Druckerhöhung reagiert das Material, indem es die schon gefangenen Gas-Moleküle herausschleudert. Das Material „schlägt zurück“. Denkt man dieses Phänomen konsequent weiter, so handelt es sich hier um Materialien, die selbstständig den Druck eines Gases verstärken können.“

Damit könnten sich ganz neue Anwendungsmöglichkeiten für MOFs ergeben, meinen die Forscher, zum Beispiel als mikropneumatische Sensoren.

Merh Informationen gibt es auch auf der HZB-Webseite.