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Nachhaltig produzierte Nanotechnologie

Publiziert

Mais- und Milchproteine können fossile Brennstoffe und Metalle bei der Herstellung von nanostrukturierten Oberflächen ersetzen

Neue Forschungsergebnisse der Linnaeus-Universität eröffnen eine Zukunft mit nachhaltiger produzierter Nanotechnologie, in der begrenzte natürliche Ressourcen u. a. durch Mais- und Milchproteine ersetzt werden können.

Nanotechnologie ist in unserem täglichen Leben fast überall zu finden, auch wenn sie kaum sichtbar ist. Nanostrukturen sind Materialien, die auf atomarer Ebene verarbeitet wurden, um die gewünschten Materialeigenschaften zu erhalten. Sie werden beispielsweise in der Elektronik, der Diagnostik und als Oberflächenbehandlung für Textilien eingesetzt. Die Nanotechnologie ist zu einem unverzichtbaren Bestandteil des modernen Lebens geworden.

Angesichts der vielfältigen Einsatzgebiete ist es wichtig, ökologisch nachhaltige Produktionsmethoden und Materialien in der Nanotechnologie zu entwickeln. Die heute eingesetzten Produktionsverfahren benötigen oft nur begrenzte natürliche Ressourcen.

"Heute werden Nanostrukturen aus vielen verschiedenen Arten von Metallen und Materialien hergestellt, die aus fossilen Brennstoffen gewonnen werden", erklärt Ian Nicholls, Professor für Chemie an der Linnaeus-Universität.

Nicholls und sein Forscherkollege Subramanian Suriyanarayanan haben nanostrukturierte Oberflächen aus natürlichen Rohstoffen entwickelt, die in Mais, Milch und Flusskrebsschalen vorkommen. Die Studie, die in der Zeitschrift Scientific Reports veröffentlicht wurde, zeigt, dass es möglich ist, nachhaltige Lösungen aus Biomaterialien zu schaffen.

Leicht verfügbare Materialien

Die Forscher untersuchten die Verwendbarkeit von drei erneuerbaren und leicht verfügbaren Rohstoffen: Zein (ein natürlich vorkommendes Protein in Mais), Kasein (eine Art Milcheiweiß) und Chitosan (eine Substanz, die unter anderem in Krebsschalen vorkommt). Die Ergebnisse zeigten, dass leicht verfügbare Biomaterialien wie diese als Rohmaterial für Nanostrukturen verwendet werden können.

Eine Herausforderung bei der Verwendung neuer Biomaterialien ist die Frage, wie die Eigenschaften der Materialien im Laufe der Zeit erhalten werden können. Um darauf eine Antwort zu finden, lagerten die Forscher die Nanostrukturen aus Zein, Casein und Chitosan sechs Monate lang und untersuchten anschließend, wie sich ihre Materialeigenschaften verändert hatten. Vor allem das Maisprotein Zein zeigte stabile Ergebnisse: Nach sechs Monaten waren keine signifikanten Unterschiede in der Qualität der Nanostrukturen zu erkennen, was auf vielversprechende Eigenschaften schließen lässt. Bei den Nanostrukturen, die aus Casein und Chitosan hergestellt worden waren, waren die Ergebnisse dagegen nicht so gut, sie zeigten nicht die gleiche gute Stabilität.

Weitere Forschungsprojekte im Gange

Nichtsdestotrotz weist die Studie auf die Möglichkeit hin, fossile Brennstoffe und Metalle in der Nanotechnologie in Zukunft zu ersetzen. Weitere Forschungsprojekte sind im Gange, um die Möglichkeit der Verwendung erneuerbarer und leicht verfügbarer Rohstoffe weiter zu untersuchen.

"Nanotechnologieprodukte sind von großem Nutzen für die Gesellschaft und es ist sehr wahrscheinlich, dass die Nachfrage in Zukunft steigen wird. Daher ist es sehr wichtig, dass sie ressourceneffizient und frei von fossilen Brennstoffen hergestellt werden können - und wir haben durch unsere Forschung bewiesen, dass dies möglich ist", so Nicholls abschließend.

Quelle:

Suriyanarayanan, S., Nicholls, I.A.; "Making nanostructured materials from maize, milk and malacostraca"; Sci Rep 11, 24420 (2021).

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