Von der Natur abgeguckt: Einzellige Algen verwandeln sich in neuartige Nanomaterialien

DinoLight-Projekt soll Grundlagen für die Massenproduktion nanostrukturierter Perowskite legen

In den letzten Jahren sind Metallhalogenid-Perowskite als vielversprechende Materialien für eine neue Generation technologischer Anwendungen entdeckt worden. Das Potenzial wurde bereits in verschiedenen Bereichen der Optoelektronik, wie zum Beispiel der Photovoltaik, der Lasertechnik und der Photo-Elektrolyse sowie für Energiespeicherung und Katalyse eingesetzt. Diese Anwendungen erfordern eine präzise Kontrolle der Größe, Form, Zusammensetzung und kristallographischen Eigenschaften des Materials.

Im Forschungsprojekt DinoLight wollen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der TU Dresden neuartige Strategien zur Herstellung von Perowskit-Nanostrukturen entwickeln. Dabei arbeiten Teams aus dem B CUBE – Center for Molecular Bioengineering und der Fakultät für Chemie und Lebensmittelchemie eng zusammen. „Die Natur liefert bereits schöne, nanostrukturierte Mineralarchitekturen. So produzieren einige einzellige Algenarten sehr regelmäßige, mineralisierte Zellwände, die wir uns als Vorlage nehmen”, sagt Dr. Anne Jantschke, Expertin für die Kultivierung und Charakterisierung von Mikroalgen an der Fakultät für Chemie und Lebensmittelchemie.

„In dem Projekt wollen wir diese mineralisierten Zellwände in hochgeordnete, nanoporöse Metallhalogenid-Perowskit-Nanostrukturen umwandeln“, erklärt Dr. Igor Zlotnikov, Forschungsgruppenleiter am B CUBE. Obwohl eine Vielzahl von Organismen in der Lage ist, aus verschiedenen Mineralien solche Strukturen zu bilden, sei derzeit noch nicht gesichert, dass solche dreidimensionalen nanostrukturierten Materialien technisch hergestellt werden können – hier setzt das neu gestartete DinoLight-Projekt an. Die gewonnenen Perowskite werden im Labor von Dr. Zlotnikov mit modernsten Methoden der Materialcharakterisierung analysiert und deren optischen Eigenschaften im Labor von Prof. Michael Schlierf, Forschungsgruppenleiter und Direktor des B CUBE, untersucht. Dabei wollen die Wissenschaftler herausfinden, ob die umgewandelten Nanomaterialien Licht emittieren können und, wenn ja, ob sie für die Herstellung von Solarzellen, LEDs oder Lasern eingesetzt werden könnten.

Das Projekt DinoLight wird vom Freistaat Sachsen gefördert und hat zum Ziel, auf Basis natürlich vorkommender 3D-Nanostrukturen innovative, umweltschonende Materialien und Technologien zu entwickeln.

Das B CUBE – Center for Molecular  wurde 2008 als Zentrum für Innovationskompetenz (ZIK) durch die Initiative „Unternehmen Region“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung gegründet. Es ist Teil des Center for Molecular and Cellular Bioengineering (CMCB). Die Forschungstätigkeit des B CUBE konzentriert sich auf die Untersuchung lebender Strukturen auf molekularer Ebene und die Übersetzung der daraus resultierenden Erkenntnisse in innovative Methoden, Materialien und Technologien.

Die Fakultät Chemie und Lebensmittelchemie ist in ihrer Lehr- und Forschungstätigkeit eng mit den in der Region Dresden ansässigen Forschungsinstituten verbunden. Die Hauptarbeitsgebiete liegen unter anderem im Bereich Materialwissenschaften (z.B.  poröse Materialien, Nanotechnologie) sowie der biologisch orientierten Chemie.

Weitere Informationen: https://tu-dresden.de

BILD: Mineralisierte Calcit-Schalen einzelliger Algen (Skalierung: 5 μm); Detailansicht: nano-poröse Struktur der Algenzellwand (1 μm)
© Anne Jantschke, Bildquelle: TU Dresden

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