Neue Kunststoffe verhalten sich wie Metall-Legierungen

Entdeckung ermöglicht völlig neue Kunststoffe und Nanomaterialien

Minneapolis (USA) - Kunststoffe mit völlig neuen Eigenschaften könnten mit einer Vernetzung von Molekülen möglich werden, die nun amerikanische Materialforscher entdeckt haben. Unter dem hochauflösenden Blick eines Elektronenmikroskops sahen sie, dass sich verschiedene Polymermoleküle ähnlich wie Metalle in Legierungen aneinanderlagern können. Diese Entdeckung, die die Forscher in der Zeitschrift "Science" präsentieren, könnte die Basis für Nanoreaktoren, Photonische Kristalle und Nanofähren für Arzneien bilden.

Die Ketten von Kunststoffmolekülen verknüpfen sich eigentlich zu regelmäßig vernetzten Strukturen. Wichtig ist dabei die Packungsdichte der Moleküle, da sie wesentlich die Eigenschaften des Plastiks bestimmen. Frank S. Bates und seine Kollegen von der University of Minnesota in Minneapolis nutzten nun die Selbstordnungskräfte von Styrol, Ethylen und anderen Polymer-Molekülen. Sie bildeten eine stabile, bisher für Kunststoffe unbekannte Phase, in der sich riesige Makromoleküle mit einer hohen Packungsdichte formierten. Diese so genannte Frank-Kasper-Phase konnte zuvor nur in Metall-Legierungen beobachtet werden.

"Diese Strukturen maximieren ihre Packungsdichte von Atomen und füllen 74 Prozent des Raumes einer Elementarzelle aus", schreiben Mihai Peterca und Virgil Percec von der University of Pennsylvania in einem begleitenden Kommentar. Das ist deutlich dichter als bei den bisher beobachteten Kunststoff-Strukturen. Bis aus dieser neuen Materialklasse jedoch Nano-Container oder Photonische Kristalle mit praktischen Anwendungen entstehen können, muss das Syntheseverfahren an größere Kunststoffmengen angepasst werden.