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Mikroskopische Aufnahme der Doppelmembran.
Abbildung © GKSS.
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"Uns ist es gelungen, in nur einem
Arbeitsschritt und aus einer Polymerlösung, zwei unterschiedlich
strukturierte Membranschichten zu erzeugen", berichtet Institutsleiter
Prof. Dr. Volker Abetz. "Besonderer Clou ist dabei, dass die Neigung zur
Selbstorganisation von Blockcopolymeren unter günstigen Bedingungen zur
Ausbildung der hoch geordneten porösen Struktur der oberen
Membranschicht genutzt werden kann, während die untere Schicht durch
einen Ausfällprozess eine schwammartige Struktur entwickelt."
Ein Arbeitsschritt - zwei Polymerschichten
Bislang mussten die zwei Schichten einer Membran aufwändig und
kompliziert mechanisch zusammengesetzt werden. Bei dem von den
GKSS-Forschern entwickelten Verfahren, ordnen sich beide Schichten in
nur einem Arbeitsschritt von selbst.
Dazu wird die Blockcopolymerlösung auf einen Träger dünn aufgetragen,
für kurze Zeit an der Luft gelassen und schließlich in ein Wasserbad
gegeben. Während dieser kurzen Zeit organisiert sich die oberste
Membranschicht (ca. 200nm) von selbst zu einer hoch geordneten
Struktur (Mikrophasentrennung); gleichzeitig bildet sich im unteren
Teil die schwammartige Stützstruktur aus (Makrophasentrennung).
"Dieses neue zum Patent angemeldete Verfahren ist sehr einfach und
schnell. Allerdings müssen die Ausgangsparameter wie Zusammensetzung
des Blockcopolymers und der Gießlösung sowie die Luftverweilzeit
sorgfältig bestimmt werden", erklärt Prof. Dr. Klaus-Viktor Peinemann,
der eine solche Membran erstmals entwickelte.
In der aktuellen Arbeit der Helmholtz-Forscher, die in der
Dezember-Ausgabe von "Nature Materials" veröffentlicht wurde, zeigen
die Geesthachter erstmals Bilder der neuen Membran. Deutlich zu
erkennen sind die beiden unterschiedlichen Schichten. Die obere
Membranschicht besitzt einen effektiven Porendurchmesser von rund acht
Nanometer - damit können Proteine zurück gehalten werden.
Mögliches Anwendungsgebiet für die neue Membran wäre zum Beispiel der
Bereich Nanofiltration in der Biotechnologie.
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