Forschern der Humboldt-Universität zu Berlin unter der Leitung von Prof. Dr. Nicola Pinna ist ein Fortschritt in der Nanotechnologie gelungen, indem sie die bekannte Stöber-Methode erfolgreich zur Synthese amorpher Metall-organischer Gerüstverbindungen (MOFs) und Koordinationspolymere (CPs) erweiterten.
Dieser innovative Ansatz soll die Funktionalität und Komplexität kolloidaler Materialien deutlich verbessern und so neue Anwendungen in Technik und Medizin ermöglichen. Die Ergebnisse sind veröffentlicht in Naturkommunikation.
Die Stöber-Methode, die traditionell zur Herstellung amorpher glasartiger Kolloide verwendet wird, ist ein Eckpfeiler der Materialwissenschaft. Ihre Anwendung war jedoch auf eine enge Palette von Materialsystemen beschränkt. Das HU-Forschungsteam hat den Anwendungsbereich dieser Methode nun auf MOFs und CPs ausgeweitet und verwendet dabei eine Base-Dampfdiffusionstechnik zur Steuerung der Wachstumskinetik. Dieser neuartige Syntheseweg führt zu gleichmäßigen und gut definierten MOF- und CP-Kugeln.
Dem Forschungsteam gelang es, 24 verschiedene amorphe CP-Kolloide zu synthetisieren, indem es 12 Metallionen und 17 organische Liganden auswählte. Außerdem entwickelten sie eine Methode, um winzige Nanopartikel mit diesen Materialien zu beschichten und so Kern-Schale-Strukturen zu bilden. Mit diesem Ansatz konnten sie über 100 verschiedene Kombinationen beschichteter Partikel herstellen, jede mit einzigartigen Eigenschaften und potenziellen Einsatzmöglichkeiten.
„Diese Entwicklung stellt eine wesentliche Erweiterung der Stöber-Methode dar und führt eine robuste Plattform für die systematische Entwicklung von Kolloiden mit unterschiedlichen Funktionalitäts- und Komplexitätsgraden ein“, erklärt Prof. Dr. Nicola Pinna, der federführende korrespondierende Autor. „Unsere Methode ermöglicht die kontrollierte Synthese amorpher MOFs auf jedem Substrat, unabhängig von dessen Oberflächenchemie, Struktur oder Morphologie.“
Der innovative Ansatz des Teams erweitert nicht nur die Anwendbarkeit der Stöber-Methode, sondern eröffnet auch neue Wege für die Entwicklung fortschrittlicher Materialien. Diese Materialien bergen Potenzial für eine breite Palette von Anwendungen, darunter Katalyse, Arzneimittelverabreichung und Energiespeicherung.
Mehr Informationen:
Wei Zhang et al, Stöber-Methode für amorphe metallorganische Gerüstverbindungen und Koordinationspolymere, Naturkommunikation (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-49772-2
Zur Verfügung gestellt von der Humboldt-Universität zu Berlin