Waschen für die Mikrowelt – Potsdamer Physiker entwickeln lichtempfindliche Seife

Initialen der Universität Potsdam, geschrieben in der Monolage von Mikropartikeln. Abbildung: Prof. Dr. Svetlana Santer.

Betrachtet man das Reinigen verschmutzter Wäsche nicht unter hauswirtschaftlichem, sondern unter physikalischem Aspekt, könnte man sagen, dass bei diesem Vorgang die Staub- und Fettpartikel durch sogenannte amphiphile Moleküle umhüllt und somit aus den Textilien entfernt werden. Physiker der Universität Potsdam haben jetzt gezeigt, dass dieser alltägliche Vorgang auch in der Mikro- und Nanotechnologie auf neue Weise genutzt werden kann. Die Wissenschaftler veröffentlichten ihre Forschungsergebnisse in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift „Scientific Reports“.

Wenn sich Flächen sehr schlecht reinigen lassen, liegt dies an der Adhäsion, die dafür sorgt, dass kleinste Partikel sehr stark an Oberflächen haften. Aus dem gleichen Grund ist es extrem aufwendig, kleine Partikel auf Oberflächen anzuordnen oder auch nur bewusst zu manipulieren – wenn beispielsweise neue Strukturen geschaffen werden sollen. Die naheliegende Idee, Seifen zu verwenden, hat den Nachteil, dass die Wirkung der Tensidmoleküle nicht kontrollierbar ist: Die zugehörigen Prozesse laufen eher langsam und global ab. Eine Gruppe von Physikern an der Universität Potsdam hat nun mit einem neuen Forschungsansatz zur Entwicklung und Anwendung sogenannter photosensitiver, azobenzolhaltiger Moleküle gezeigt, wie man diese Einschränkungen überwinden kann. Azobenzol-Moleküle wirken als optische Schalter, die bei Bestrahlung mit Licht geeigneter Wellenlänge ihre Struktur ändern. Als Teil eines Seifenmoleküls kann das Azobenzol deshalb das gesamte Molekül verändern: Die Seife wird lichtempfindlich. Bei räumlich variierender Belichtung kann die Wirkung der Seife, etwa ihre „Waschkraft“, ortsabhängig gemacht werden. Ein weiterer entscheidender Effekt: Es entsteht ein hydrodynamischer Fluss, der dazu genutzt werden kann, Mikropartikel gezielt „wegzuwischen“. Dort, wo es gleichmäßig dunkel ist, bleibt der „Mikroschmutz“ liegen. Die lichtempfindliche Seife wirkt also selektiv, denn die Teilchen werden nur zum Zeitpunkt ihrer Bestrahlung „eingeseift“ und nur innerhalb bestrahlter Bereiche weggewischt.

Literatur

Feldmann, D.; Maduar S.R.; Santer, M.; Lomadze, N.; Vinogradova O.I.; Santer, S. „Manipulation of small particles at solid liquid interface: light driven diffusioosmosis“ Scientific Reports, (2016), DOI:10.1038/srep36443, http://www.nature.com/articles/srep36443