Bio-Kunst­stof­fe nach Maß

Che­mie kann manch­mal eine Fra­ge der rich­ti­gen Grö­ße sein. Ein Bei­spiel hier­für sind Bio-Kunst­stof­fe und die pflanz­li­chen Fett­säu­ren, aus denen sie her­ge­stellt wer­den: Eine jede Fett­säu­re besteht aus einer Mole­kül­ket­te von ganz bestimm­ter Län­ge. Die Län­ge und Zusam­men­set­zung die­ser Mole­kül­ket­te sind ent­schei­dend dafür, zu wel­cher Art von Kunst­stoff die Fett­säu­re wei­ter­ver­ar­bei­tet wer­den kann. Wenn wir nun aber über ein Ver­fah­ren ver­fü­gen, um die Län­ge die­ser Mole­kül­ket­ten prä­zi­se zu steu­ern, so besit­zen wir damit einen Bau­kas­ten für völ­lig neue Kunst­stof­fe mit maß­ge­schnei­der­ten Eigen­schaf­ten. Der Kon­stan­zer Che­mi­ker Prof. Dr. Ste­fan Mecking und sein Team ent­wi­ckel­ten ein genau sol­ches Ver­fah­ren. Bereits vor einem Jahr demons­trier­ten sie, wie Mole­kül­ket­ten von pflanz­li­chen Fet­ten in ihrer Län­ge ver­dop­pelt und wei­ter ver­dop­pelt wer­den kön­nen, um die gewünsch­te Län­ge für einen maß­ge­schnei­der­ten Kunst­stoff zu erhal­ten. Ihre For­schung an den ver­viel­fach­ten Mole­kül­ket­ten geht nun den nächs­ten Schritt: Gemein­sam mit sei­ner Kol­le­gin Prof. Dr. Karen Winey von der Uni­ver­si­ty of Penn­syl­va­nia (USA) wird Ste­fan Mecking im Rah­men des Pro­gram­mes „Inter­na­tio­na­le Spit­zen­for­schung“ der Baden-Würt­tem­berg-Stif­tung mit rund 350.000 Euro geför­dert. Ziel ist, die Eigen­schaf­ten der neu­en Kunst­stof­fe zu cha­rak­te­ri­sie­ren und die Metho­dik wei­ter voranzutreiben.

„Wir haben einen kata­ly­ti­schen Weg gefun­den, um poly­ethy­len-arti­ge Mole­kü­le mit sehr gro­ßer Genau­ig­keit her­zu­stel­len. Zwei Fett­säu­re-Mole­kü­le aus Raps oder Algen wer­den dafür an ihren Enden mit­ein­an­der ver­knüpft, ohne sie zu beschä­di­gen. Das Ver­dopp­lungs­ver­fah­ren ist kata­ly­tisch und eig­net sich daher in beson­de­rer Wei­se für eine indus­tri­el­le Anwendung.“
Kon­stan­zer Che­mi­ker Prof. Dr. Ste­fan Mecking

Wie Struk­tur­ana­ly­sen sei­ner Kol­le­gin Karen Winey zei­gen, wei­sen die­se neu­en Kunst­stoff­mo­le­kü­le eine unge­wöhn­li­che, geschich­te­te Struk­tur auf. Die­se ein­zig­ar­ti­ge Struk­tur könn­te für eine Ionen­lei­tung geeig­net sein, ver­mu­tet Ste­fan Mecking, wodurch sich zahl­rei­che neue Anwen­dungs­fel­der ergä­ben. Die Che­mi­ker aus Kon­stanz und Penn­syl­va­nia arbei­ten ins­be­son­de­re an einer Schicht­struk­tur, in der sich jeweils eine Schicht des neu­en Kunst­stof­fes mit einer Ionen­schicht abwech­selt. Die­ses Schicht­ma­te­ri­al zeich­net sich durch hohe Sta­bi­li­tät aus und könn­te als High-Tech-Mem­bran für künf­ti­ge Genera­tio­nen von Bat­te­rien sowie im Bereich der Was­ser­auf­be­rei­tung genutzt werden.
„In unse­rem For­schungs­pro­jekt möch­ten wir die Eigen­schaf­ten des neu­en Kunst­stoffs und der dar­aus erzeug­ten Schicht­struk­tur ver­ste­hen und ver­bes­sern“, so Ste­fan Mecking: „Mit Karen Winey unter­stützt uns dabei eine inter­na­tio­nal füh­ren­de Exper­tin für Rönt­gen­streu­ung. Dank der För­de­rung durch die Baden-Würt­tem­berg-Stif­tung kön­nen wir die­se sehr ergie­bi­ge Zusam­men­ar­beit mit Karen Winey nun wei­ter ver­tie­fen“, so Mecking. Das Pro­gramm „Inter­na­tio­na­le Spit­zen­for­schung“ der Baden-Würt­tem­berg-Stif­tung för­dert gezielt die inter­na­tio­na­le Zusam­men­ar­beit zwi­schen deut­schen und inter­na­tio­na­len Spit­zen­for­sche­rin­nen und Spit­zen­for­schern. „Ziel des Pro­gramms der Baden-Würt­tem­berg-Stif­tung ist, inter­na­tio­nal sicht­ba­re und kon­kur­renz­fä­hi­ge For­schungs­pro­jek­te zu ermög­li­chen, die für die Repu­ta­ti­on und Pro­fil­bil­dung der For­schungs­ein­rich­tung von gro­ßer Bedeu­tung sind“, infor­miert die Baden-Württemberg-Stiftung.