Molekül-Stempel für Kunststoff entwickelt

JKU Chemiker hat einen molekularen Stempel entwickelt. Darauf wurde nun in den USA ein Patent erteilt.

Professor Oliver Brüggemann
Professor Oliver Brüggemann

Präsentiert hat Prof. Brüggemann (Institut für Chemie der Polymere) sein neues Verfahren bei der Materials Week des Kunststoff-Clusters Oberösterreich. Als winzige Stempelmatrize kann man verschiedenste Moleküle nehmen, erklärt Brüggemann und führt als Beispiel Eiweißstoffe (Aminosäuren) sowie Chimäre aus DNA und Eiweißstoffen (Peptidnukleinsäuren) an.

All ihren Attributen - also ihrer Abfolge - kann man jeweils einen Code zuordnen, zum Beispiel einen Buchstaben oder eine Zahl. Zudem gibt es bei Aminosäuren und vielen anderen Molekülen auch zwei spiegelverkehrte Versionen. Auch diese spezielle "chirale" Information ist in der Matrize und später im Abdruck gespeichert.

Das molekulare Prägen funktioniert so, dass man etwa Kunststoff-Moleküle zu dieser Stempelvorlage gibt und sie rundherum auspolymerisieren lässt. Der Kunststoff hat dann die Negativ-Form (Komplementärform) der Matrize in sich gespeichert. Diese kann man mit ungiftigen Lösungsmitteln, im einfachsten Fall mit Wasser, wieder herauslösen, oder auch drinnen lassen, wenn sie einen nicht stört, erklärt der Chemiker. Auch Metalle oder andere Stoffe könnte man auf solche Art mit einem molekularen Code versehen.

"Dann hätte man ein Material mit einer Geheiminformation, die man mit bloßem Auge nicht sieht, aber jederzeit chemisch auslesen kann, wenn man den Code kennt", so Brüggemann: "Zum Beispiel wenn bei einem Unfall jemand Fahrerflucht begeht, könnte man aus winzigen Kunststoffproben von der Stoßstange, die am Tatort gefunden werden, den Hersteller und die Seriennummer des Fahrzeuges auslesen, und somit den Lenker ausfindig machen".

Das Auslesen ist allerdings weniger ausgereift als das Prägen, sagte er. Es könne zum Beispiel mit hochauflösenden chemischen Analysemethoden wie "Kernspinresonanzspektroskopie" funktionieren. Vereinfachen könne man es, indem man quasi keinen freien Text in den Kunststoff prägt, sondern nur einzelne, vorgegebene Schlüssel-Passagen. "Dann hätte man wie bei einem Schlüsselbund für die verschiedenen Türen in einem Bürohaus, bei dem man nur probieren muss, welcher Schlüssel bei einer bestimmten Tür passt, verschiedene Schlüssel zum Auslesen des molekularen Stempels, und müsste diese nur ausprobieren, und nicht die Information von Grund auf auslesen", erklärte Brüggemann.

Gegenüber anderen chemischen Speichermolekülen, wie etwa synthetischem Erbgut (DNA), hätte die Methode spezielle Vor- und Nachteile: "Es ist vom Aufwand her einfacher und billiger, Kunststoffe molekular zu prägen und den Code zu dechiffrieren, aber man erreicht freilich nicht die Informationsdichte von DNA und kann daher nicht so viel Information damit speichern", so der Forscher. Sie eignet sich daher besser, kurze prägnante Statements im Material zu verewigen, als für lange Geschichten.

NEWS 12.04.2021

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