Zucker und Ton ergeben künstliches Perlmutt

Amerikanischen Forschern ist es gelungen, eine Art künstliches Perlmutt aus Zucker und Ton herzustellen. Das extrem feste Material könnte eine enorme Bedeutung für die Herstellung von ultrafesten Materialien erlangen.

von Linda Tidwell

Die Innenseite von Muscheln und Schnecken ist mit einer Perlmuttschicht ausgekleidet, die nicht nur schön schimmert sondern auch besonders stabil ist. Perlmutt besteht aus vielen hauchdünnen Schichten des Kalkminerals Aragonit und unterschiedlichen Proteinen. Das prächtige Farbenspiel entsteht durch die Brechung einfallender Lichtstrahlen.

Der Schichtaufbau bewirkt, dass das Material zwar leicht, aber gleichzeitig auch belastbar und widerstandsfähig ist. Darüber hinaus zeichnet sich das Material durch seine hohe mechanische Stabilität, Biegefestigkeit und seiner Korrosionsresistenz gegenüber Seewasser aus.

Das Team um Nicholas Kotov (Universität Michigan) haben nun ein künstliches Perlmutt aus Tonmineralien hergestellt. Kolov und seine Kollegen verwendeten zur Herstellung der künstlichen Perlmuttschicht nicht Aragonit, sondern das Silikatmineral Montmorillonit, sowie das Kohlenhydrat Chitosan – ein Abkömmling des Chitins aus Krebs- und Insektenpanzern. Chitosan ist ein natürlicher Stoff und kommt auch in vielen Pflanzen und Tieren vor. Er ist dafür verantwortlich, dass das Material stabiler und widerstandsfähiger als das Original selbst ist.

Die Herstellung des künstlichen Perlmutts sei recht einfach, berichteten die Wissenschaftler auf der Jahrestagung der American Chemical Society in San Diego. Das Team entwickelte eine spezielle Schichttechnik, wobei das Perlmutt abwechselnd aus Tonschichten und so genannten Polyelektrolyten aufgebaut wird. Die elektrostatischen Kräfte der dabei entstehenden Riesenmoleküle halten die überlappenden Tonschichten zusammen. Die Schichttechnik wird für gewöhnlich dazu verwendet, um Oberflächen mit organischen Substanzen zu überziehen.

Kotov und seine Kollegen hoffen, dass durch die Kombination verschiedener organischer und anorganischer Komponenten künftig eine neue Klasse von Verbundmaterialien künstlich hergestellt werden kann. „Wir meinen, dass dieses Material an Bedeutung gewinnen wird, da zum Bau von Sensoren, elektronischen Materialien, Raumfähren und Flugzeugen und sogar von Autos dünne Schichten ultrafesten Materials benötigt werden.“

© factum 3/2005