Magnetisches Blatt

Forscher wandeln das Skelett eines Blattes mit einer neuen Technik in Eisencarbid um.

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung haben in einem neuen Verfahren das Skelett eines Blattes fast komplett in magnetisches Eisencarbid umgewandelt. Dazu behandelten sie das Blatt mit Eisenacetat, Stickstoff und Wärme. Die Technik ermöglicht es, alle kohlenstoffhaltigen Strukturen der Natur mit Metallcarbiden nachzubauen. Das ist nicht nur hübsch, sondern auch nützlich.

Bild: Durch ein chemischen Verfahren wurde das Skelett dieses Blattes in Eisencarbid umgewandelt, das magnetisch ist und den Strom leitet. (Bildquelle: MPI für Kolloid- und Grenzflächenforschung)

Die filigranen Formen der Biologie liefern vielfältige Vorlagen für unterschiedliche Anwendungen. So sind die feinen Strukturen der Natur auch für technische Anwendungen interessant, z. B. als Schablonen für Katalysatoren und Elektroden.

Für Metallcarbide interessieren sich Materialwissenschaftler, weil sie magnetisch sind, den Strom leiten und zudem große Hitze sowie mechanische Beanspruchung aushalten. Da sich das Material jedoch als so stabil erweist, ließ es sich bislang kaum gezielt in eine bestimmte Form bringen.

Das ist den Potsdamer Wissenschaftlern nun gelungen: Zunächst tauchten sie das Blattskelett eines Gummibaums in eine Eisenacetatlösung. Anschließend trockneten sie das getränkte Gerüst bei 40 Grad Celsius an der Luft, bevor sie es mit Stickstoff begasten und auf 700 Grad Celsius erhitzten. "Dabei blieb seine Struktur detailgenau erhalten", sagt Zoe Schnepp, die das Experiment durchgeführt hat.

Beim Erhitzen verwandelt sich das Eisenacetat in dem Blattskelett in Eisenoxid, das dann vom Kohlenstoff des Skelettes zu Eisencarbid reduziert wird. Auf diese Weise liefert das Skelett sowohl die Vorlage für die Form als auch den Kohlenstoff für die Reaktion. "Daher können wir die organische Substanz in nur einem Schritt umwandeln. Das unterscheidet unsere Methode von anderen, die biologische Formen ebenfalls als Vorlage für anorganische Strukturen verwenden", betont Schnepp.

Um zu testen, ob das Blatt vollständig in Eisencarbid umgewandelt wurde, hängten die Forscher es als Anode in eine Elektrolysezelle. Tatsächlich sprudelte an dem Blatt Sauerstoff aus der Zelle, während an der Kathode Wasserstoffbläschen aufstiegen. Zusätzlich zeigten die Forscher mit einem Permanentmagneten, dass das Blatt auch die magnetischen Eigenschaften des Eisencarbids angenommen hatte.

Prinzipiell müsste die neue Methode mit allen kohlenstoffhaltigen Naturstoffen funktionieren. Die Forscher wollen sie daher nun an weiteren Materialien testen.

MPG, JM / AH

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