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Freitag, 20.01.2017
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Forscher legen Nano-Ei

Eiförmiges Fulleren widerlegt bisherige Strukturregel für Fullerene

Ein Ei im Nanometermaßstab haben amerikanische Chemiker erstmals im Labor synthetisiert. Ähnlich wie die Nano-Fußbälle besteht das hohle „Buckyball-Ei“ aus sphärisch angeordneten Kohlenstoffatomen. Es entstand eher zufällig im Rahmen eines Projektes mit dem Ziel, Nanobehälter zu entwickeln, mit denen unter anderem Medikamente in Zellen oder Gewebe eingeschleust werden können.
Eiförmiges Fulleren mit einzelnen Atomen im Inneren

Eiförmiges Fulleren mit einzelnen Atomen im Inneren

Fullerene, auch als „Buckyballs“ bezeichnet, sind hohlkugelige Moleküle aus reinem Kohlenstoff. Die Atome dieser nach dem Architekten R.Buckminster Fuller benannten Verbindungen sind untereinander in Form von Fünf- und Sechsecken verbunden. Eine bisher als ehern geltende Regel bei dieser Anordnung besagte, dass zwei Fünfecke sich dabei niemals direkt berühren können, sie müssen immer von Sechsecken umgeben sein.

Entdeckung durch Zufall


Doch genau das hat Christine Beavers, Chemikerin am University College Davis und Hauptautorin des im „Journal of the American Chemical Society“ erschienenen Artikels jetzt quasi durch Zufall widerlegt. „Es war eine totale Überraschung“, berichtet die Forscherin.

Das Experiment war Bestandteil eines Projekts mehrerer Forschungseinrichtungen, bei dem neue, effektivere Wege zur Erzeugung von unterschiedlichen Fullerenen entwickelt werden sollten. Ein Ziel war es, „Buckyballs“ mit einem eingeschlossenen Terbium-Atomen zu erzeugen, einem Metall der Lanthanid-Gruppe. Diese Stoffe werden beispielsweise als Kontrastmittel für bildgebende Verfahren in der Medizin eingesetzt. Mithilfe der Fullerene als Transportmittel hoffen die Forscher neue, verträglichere Kontrastmittel entwickeln zu können.


Fünfecke in direktem Kontakt


Kollegen des Virginia Tech Forschungszentrums und zweier weiterer Universitäten hatten Kohlenstoff und andere Ingredienzien unter speziellen Bedingungen erhitzt und so eine Mischung aus unterschiedliche Fullerenen hergestellt. Um deren Struktur zu analysieren, wurden sie ins Labor von Beavers gebracht. Als die Forscherin begann, die Struktur einer der Verbindungen zu kartieren, entdeckte sie zwei direkt aneinander angrenzende Fünfecke. Sie verformten den normalerweise runden „Buckyball“ zu einem spitz zulaufenden Ei.

Anfangs überzeugt, ihr sei ein Fehler passiert, zeigte sie die Substanzmischung ihrer Kollegin Marilyn Olmstead, einer Röntgenkristallographin. Doch auch diese identifizierte eindeutig eine eiförmige Struktur. Im Inneren dieses Kohlenstoffgerüsts befand sich ein Molekül von Triberiumnitrid. Durch die Widerlegung der vermeintlichen Grundregel für die Struktur von Fullerenen eröffnen sich nun weitere Möglichkeiten der gezielten Herstellung unterschiedlich geformter Kohlenstoff-„Käfige“.
(UC Davis, 29.09.2006 - NPO)
 
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