Was ist hier abgebildet?

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(a) Selbstoszillierendes Gel

(b) Phasengrenzen

(c) Holographische optische Falle

Abb.: Sich selbst aufrecht erhaltende chemische Oszillationen führen zu mechanischen Veränderungen in einem Polymer-Gel. (Bild: MIT)

Selbstoszillierende Gele sind Materialien, die kontinuierlich zwischen verschiedenen Zuständen – wie Größe oder Farbe – hin und her wechseln, ohne dazu von außen beeinflusst werden zu müssen. Die Änderungen werden durch sogenannte Belousov-Zhabotinsky Reaktionen hervorgerufen, die in den 1950ern entdeckt wurden. Durch die chemische Reaktion können sich Wellenmuster im Material ausbilden. Es ist aber auch möglich, das gesamte Gel zum Pulsieren zu bringen.

Wie sich genau das Verhalten solcher Gele beeinflusst lässt, untersuchen Forscher des Instituts für Technologie Massachusetts (MIT) in Cambridge, MA, USA. Sie konnten zeigen, dass die Musterbildung durch die Manipulation von Größe oder Form eines Polymer-Gels kontrolliert werden kann. Wenn die Reaktion auf ein submillimetergroßes Gel beschränkt ist, weist das Material chemische Oszillationen auf, die ein mechanisches Schrumpfen und Schwellen zur Folge haben. Diese sich selbst aufrecht erhaltende chemo-mechanische Kopplung, bei der chemische Reaktionen mechanische Veränderungen verursachen, dauert mehrere Stunden an.

Das selbstständige Pulsieren könnte das Material für unterschiedliche Anwendungen interessant machen, so die Forscher. Beispiele dafür wären die Verwendung als Umweltsensoren oder Aktuatoren, die auf spezielle Bedingungen reagieren.

MIT / MH

 

Weitere Infos:

• Originalveröffentlichung:
  I. Chou Chen et al.: Shape- and size-dependent patterns in self-oscillating polymer gels. Soft Matter, März 2011
  dx.doi.org/10.1039/C0SM01007C
• Laboratory for Material Chemomechanics des MIT Department of Materials Science