Ein Davidstern, so winzig, dass er mit bloßem Auge nicht zu erkennen ist – 10.000 Mal so klein wie der Durchmesser eines menschlichen Haares. Der Anblick, der sich beim Blick durch das Mikroskop bietet, ist allerdings kein natürlicher Gottesbeweis, der darauf wartete, entdeckt zu werden, sobald die Menschheit reif dafür ist. Es ist ein künstlich geschaffenes Etwas – ein Nanopartikel, hergestellt in den Labors der Hebräischen Universität Jerusalem. Unter der Leitung von Uri Banin, Direktor des Zentrums für Nanowissenschaft, arbeitete ein Forscherteam zwei Jahre lang daran, dieses ungewöhnlich geformte Nanoteilchen herzustellen und zu analysieren.
Nanoteilchen sind winzige Partikel, die nur aus wenigen tausend Molekülen bestehen. Sie können künstlich hergestellt und dabei mit zusätzlichen Eigenschaften versehen werden, die in der Natur nicht vorkommen und die sie für den Einsatz in Industrie, Elektronik, Medizin, Umwelttechnik und vielen anderen Bereichen tauglich machen. Ein Sonderfall sind hybride Nanopartikel – die aus zwei oder mehreren unterschiedlichen Materialien bestehen, was ihre Einsatzfähigkeit erweitert.
hilfe aus jülich Ein solches hybrides Nanoteilchen ist auch der mikroskopisch kleine Davidstern. Janet Macdonald, Doktorandin in Banins Team, synthetisierte dazu Kupfersulfid und das Metall Ruthenium. Bei solchen Zweikomponenten-Teilchen umschließt normalerweise ein Material das andere, wie ein Ei das Dotter, oder sitzt dem anderen Material auf, wie ein Streichholzkopf auf dem Streichholz. Macdonald war daher überrascht, unter dem Elektronenmikroskop ein Davidstern-artiges Gebilde zu sehen.
Nun ging es darum, die dreidimensionale Struktur des Partikels herauszufinden, die von oben betrachtet einen Davidstern ergibt. Dies war aufwendig und nahm mehrere Monate in Anspruch. Gelöst wurde das Rätsel schließlich mithilfe von Maya Bar Sadan und Lothar Houben vom Institut für Festkörperforschung am Forschungszentrum Jülich sowie eines gigantischen Elektronenmikroskops. Die Wissenschaftler fanden heraus: Der Nano-Stern hat die Form eines Käfigs, bedingt durch seine hexagonale (sechseckige) Kristallstruktur. Das Metall Ruthenium umschließt das Kupfersulfid wie eine Art Vogelkäfig. Aus einer bestimmten Richtung betrachtet, ergibt sich der Eindruck eines sechszackigen Sterns. Nanopartikel mit einer solchen Käfigstruktur waren bisher unbekannt, erklären die Forscher aus Jülich und Jerusalem.
sonnenenergie Und was fängt man mit dem Teilchen nun an? Banin und Macdonald betonen, dass Zusammensetzung und Struktur des Nanopartikels nicht nur schön anzusehen, sondern auch nützlich sind. Die Forscher beschichteten eine Elektrode mit dem neuen Material, und es zeigte sich, dass auf diese Weise winzige Mengen an Wasserstoffperoxid aufzuspüren sind. Dies wiederum, so Banin, sei ein wichtiger Schritt zur Entwicklung besserer Glukosesensoren, die zur Diagnose von Diabetes eingesetzt werden. Nun wollen Banin und sein Team weitere Versuche machen, um herauszufinden, ob sich das Nanomaterial auch für andere Zwecke als Sensor einsetzen lässt. Auch an den Bereich Umwelt und erneuerbare Energien denken die Experten dabei. Eventuell, so Banin, lässt sich das Material als Photokatalysator nutzen, um Sonnenlicht in Energie umzuwandeln. Dann würde der Davidstern die Welt buchstäblich zum Leuchten bringen.
