https://www.zhaw.ch/de/lsfm/forschung/projekte-und-publikationen/transfer

Brühwiler, Dominik

Reber, Michael

Zucchetto, Nicola

ZHAW digitalcollection

Newsletter TRANSFER | 3-2015 | www.zhaw.ch/lsfm6borationen untersuchen wir Anwendungen im Bereich der medizinischen Diagnostik, Sensor-technologie, Katalyse, Optik und Atmosphären-physik. Ein Schwerpunkt zukünftiger Arbeiten ist die Organisation von nanoporösen Materialien in geordneten Überstrukturen. Durch die paral-lel laufenden Nanokanäle in ASNCs eröffnen sich Möglichkeiten, Moleküle in einer Linie aus-zurichten. In Kombination mit Überstrukturen entstehen auf diese Weise geordnete und in ihrer Ordnung kontrollierbare supramolekulare Systeme. 1. C. T. Kresge, M. E. Leonowicz, W. J. Roth, J. C. Vartuli, J. S. Beck, Nature 359 (1992) 710. 2. D. Brühwiler, Nanoscale 2 (2010) 887.3. N. Zucchetto, D. Brühwiler, RSC Adv. 5 (2015) 74638.4. M. J. Reber, D. Brühwiler, Dalton Trans. 44 (2015) 17960.5. M. J. Reber, D. Brühwiler, Part. Part. Syst. Charact. 32 (2015) 243.Materialien mit geordneten und definier-ten Nanokanälen sind vielfältig einsetz-bar: Wirkstofftransport, Katalyse und Ad-sorption sind einige der Anwendungen im Fokus der aktuellen Forschung. Die unterschiedlichen Anforderungen der Ein-satzgebiete verlangen nach Methoden zur Herstellung massgeschneiderter Nano-kanäle.HintergrundAnfang der 1990er Jahre publizierte ein For-schungsteam der Mobil R&D Corporation eine auf Flüssigkristallen basierende Synthese eines Silikats mit geordneten und einige Nanometer grossen Poren. 1 Diese mesoporösen Partikel erweitern den Porengrössenbereich der klassi-schen Molekularsiebe und besitzen eine grosse spezifische Oberfläche (um 1000 m² / g), die mit einfachen chemischen Methoden modifiziert werden kann. 2Schnurgerade durch das PartikelDurch die Weiterentwicklung der Flüssigkristall-basierten Synthese ist es uns gelungen, Silica-Partikel mit parallel ausgerichteten Nanokanä-len herzustellen (sogenannte Arrays of Silica Nanochannels, ASNCs), wobei Durchmesser und Länge der Nanokanäle einstellbar sind (Abb. 1). 3Flaschenhälse und AutobahnenDie pseudomorphe Transformation eines porösen Ausgangsmaterials ermöglicht die Synthese von Nanokanälen mit Flaschenhälsen (Abb. 2). 4 Bei diesem Prozess bleibt die Partikelform des Ausgangsmaterials unverändert. Im Innern der Partikel erfolgt jedoch eine Umwandlung des Kanalsystems. Die Engpässe der neu entstan-denen Nanokanäle liegen nahe an der äusse-ren Oberfläche und kontrollieren damit den Zugang zum Partikelkern. Mit einem ähnlichen Verfahren konnten wir Partikel mit einem ver-netzten Kanalsystem herstellen. Das Kanalsys-tem besteht aus Makroporen (Autobahnen) und kleineren Mesoporen (Nebenstrassen). 5 In der Katalyse erleichtern die Makroporen den Zugang zu den aktiven Zentren.AusblickUnsere massgeschneiderten Nanokanäle wecken breites Interesse. In zahlreichen Kolla-Institut für Chemie und Biologische ChemieFachstelle Funktionelle Materialien und NanotechnologieMassgeschneiderte NanokanäleForschungsprojekta) Molecular Alignment Chipsb) Nanoporous Hybrid Optical Fiber PlatformLeitung: PD Dr. Dominik BrühwilerProjektdauer: 3 JahreFörderung: Schweizerischer Nationalfonds SNF, BernProjektvolumen:  CHF 350 000Abb. 1: Elektronenmikroskopie-Bilder von ASNCs mit langen (links) und kurzen (rechts) Nanokanälen. Der Durchmesser eines Kanals beträgt 3 nm. Ein einzelnes Partikel enthält etwa 400 000 parallele Nanokanäle. 3Abb. 2: Schematische Darstellung von kugelförmigen Silica-Partikeln mit Engpässen an den Nanokanalein gängen. 4v. l.: PD Dr. Dominik Brühwiler, Dozent, dominik.bruehwiler@zhaw.chMichael J. Reber, Doktorand, michael.reber@zhaw.chNicola Zucchetto, Doktorand, nicola.zucchetto@zhaw.ch

Massgeschneiderte Nanokanäle

Newsletter TRANSFER | 3-2015 | www.zhaw.ch/lsfm6
borationen untersuchen wir Anwendungen im 
Bereich der medizinischen Diagnostik, Sensor-
technologie, Katalyse, Optik und Atmosphären-
physik. Ein Schwerpunkt zukünftiger Arbeiten ist 
die Organisation von nanoporösen Materialien 
in geordneten Überstrukturen. Durch die paral-
lel laufenden Nanokanäle in ASNCs eröffnen 
sich Möglichkeiten, Moleküle in einer Linie aus-
zurichten. In Kombination mit Überstrukturen 
entstehen auf diese Weise geordnete und in 
ihrer Ordnung kontrollierbare supramolekulare 
Systeme.
 1. C. T. Kresge, M. E. Leonowicz, W. J. Roth, J. C. Vartuli, 
J. S. Beck, Nature 359 (1992) 710. 
2. D. Brühwiler, Nanoscale 2 (2010) 887.
3. N. Zucchetto, D. Brühwiler, RSC Adv. 5 (2015) 74638.
4. M. J. Reber, D. Brühwiler, Dalton Trans. 44 (2015) 
17960.
5. M. J. Reber, D. Brühwiler, Part. Part. Syst. Charact. 32 
(2015) 243.
Materialien mit geordneten und definier-
ten Nanokanälen sind vielfältig einsetz-
bar: Wirkstofftransport, Katalyse und Ad-
sorption sind einige der Anwendungen 
im Fokus der aktuellen Forschung. Die 
unterschiedlichen Anforderungen der Ein-
satzgebiete verlangen nach Methoden 
zur Herstellung massgeschneiderter Nano-
kanäle.
Hintergrund
Anfang der 1990er Jahre publizierte ein For-
schungsteam der Mobil R&D Corporation eine 
auf Flüssigkristallen basierende Synthese eines 
Silikats mit geordneten und einige Nanometer 
grossen Poren. 1 Diese mesoporösen Partikel 
erweitern den Porengrössenbereich der klassi-
schen Molekularsiebe und besitzen eine grosse 
spezifische Oberfläche (um 1000 m² / g), die mit 
einfachen chemischen Methoden modifiziert 
werden kann. 2
Schnurgerade durch das Partikel
Durch die Weiterentwicklung der Flüssigkristall-
basierten Synthese ist es uns gelungen, Silica-
Partikel mit parallel ausgerichteten Nanokanä-
len herzustellen (sogenannte Arrays of Silica 
Nanochannels, ASNCs), wobei Durchmesser 
und Länge der Nanokanäle einstellbar sind 
(Abb. 1). 3
Flaschenhälse und Autobahnen
Die pseudomorphe Transformation eines porösen 
Ausgangsmaterials ermöglicht die Synthese 
von Nanokanälen mit Flaschenhälsen (Abb. 2). 4 
Bei diesem Prozess bleibt die Partikelform des 
Ausgangsmaterials unverändert. Im Innern der 
Partikel erfolgt jedoch eine Umwandlung des 
Kanalsystems. Die Engpässe der neu entstan-
denen Nanokanäle liegen nahe an der äusse-
ren Oberfläche und kontrollieren damit den 
Zugang zum Partikelkern. Mit einem ähnlichen 
Verfahren konnten wir Partikel mit einem ver-
netzten Kanalsystem herstellen. Das Kanalsys-
tem besteht aus Makroporen (Autobahnen) 
und kleineren Mesoporen (Nebenstrassen). 5 In 
der Katalyse erleichtern die Makroporen den 
Zugang zu den aktiven Zentren.
Ausblick
Unsere massgeschneiderten Nanokanäle 
wecken breites Interesse. In zahlreichen Kolla-
Institut für Chemie und Biologische Chemie
Fachstelle Funktionelle Materialien und Nanotechnologie
Massgeschneiderte Nanokanäle
Forschungsprojekt
a) Molecular Alignment Chips
b) Nanoporous Hybrid Optical Fiber Platform
Leitung: PD Dr. Dominik Brühwiler
Projektdauer: 3 Jahre
Förderung: Schweizerischer Nationalfonds SNF, Bern
Projektvolumen:  CHF 350 000
Abb. 1: Elektronenmikroskopie-Bilder von ASNCs mit langen (links) und kurzen (rechts) Nanokanälen. 
Der Durchmesser eines Kanals beträgt 3 nm. Ein einzelnes Partikel enthält etwa 400 000 parallele Nanokanäle. 3
Abb. 2: Schematische Darstellung von kugelförmigen Silica-Partikeln mit Engpässen an den Nanokanalein gängen. 4
v. l.: PD Dr. Dominik Brühwiler, Dozent, dominik.bruehwiler@zhaw.ch
Michael J. Reber, Doktorand, michael.reber@zhaw.ch
Nicola Zucchetto, Doktorand, nicola.zucchetto@zhaw.ch


https://digitalcollection.zhaw.ch/bitstream/11475/15385/3/2015_Br%c3%bchwiler_Massgeschneiderte_Nanokan%c3%a4le.pdf

Massgeschneiderte Nanokanäle

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

ZHAW digitalcollection

ZHAW digitalcollection