Chitin lösen mit Mikroemulsionen – Thomas Sottmann & Jessica Bauhof

00:00:03: Es geht ums Projekt Chitin-Fluid.

00:00:05: Thomas Sottmann und Jessica Bauhoff, beide vom Institut für Physikalische Chemie haben sich beteiligt an den Forschungen rund um Chitine.

00:00:16: Das ist ein Biomaterial.

00:00:20: Er ist karakterisiert und so richtig auf dem Schirm der Wissenschaftler.

00:00:24: Was war an Chitín für Sie jetzt so interessant?

00:00:27: Ja es kommt aus der Natur und könnte daraus Material herstellen.

00:00:34: Ein schönes Material, weil es langlebig ist auch wasserbeständig ist und bis er nicht genutzt wird.

00:00:40: Das war halt das Spannende daran.

00:00:42: wie kann man es verarbeiten damit es in Zukunft als höherwertiges Material verwendet wird?

00:00:48: Ja jetzt als physikalische Chemiker... Was macht man mit so einem Material?

00:00:54: Im Idealfall erstmal in Lösung bringen ums weiterverarbeiten zu können.

00:00:57: Das ist auch die größte Herausforderung.

00:00:59: Es gibt Massik-Literatur darüber aber selten, welche die gut charakterisiert ist.

00:01:05: Aber wir kennen uns natürlich ein bisschen mit komplexen Fluiden aus und da haben wir gedacht okay vielleicht können wir die komplexe Fluide nutzen um das Material zu verarbeiten.

00:01:14: Das war das Ziel.

00:01:15: und ja wir wollten Mikroemulsion nutzen um diese Chitine zu lösen.

00:01:21: Es gibt eine Bandbreite von Chitin.

00:01:23: es gibt Alpha, Beta, Gamma Chitinen Und je nachdem was man vorliegen hat braucht man jetzt andere Lösungsmittel.

00:01:30: die ganze Freude an dem ganzen Projekt.

00:01:32: Dadurch, dass man eben immer wieder neue Herausforderungen hat und immer wieder von Problemen gestellt wird, wovon man gar nicht erst gerechnet hatte?

00:01:43: Und man stellt fest – das hat Jessica gemacht, sie hat beim Literatur-Daten genommen und steht «das löst Githin, das Lösungsmittel».

00:01:51: Dann hat sich ja auch mal im Prodiversationsmikroskop angeschaut und auf einmal gesehen, da sind doch noch kleine Kristalle da!

00:01:58: Das war also dann doch nicht gelöst.

00:02:01: Und da steht also auch was in der Literatur etwas berichtet, dass das ein gutes Lösungsmittel ist.

00:02:08: Ist ja mal kein gutes.

00:02:09: Wir haben mit Paul Lascha zusammengearbeitet weil es das Problem ist eine Lösungsmittel natürlich erstmal für das Githin zu bekommen.

00:02:17: Das ist die erste Voraussetzung.

00:02:19: Da haben wir anionische Flüssigkeiten gedacht.

00:02:22: Dann ist in dieser Formulierung noch das überkritische Fuid und die muss man zusammen bringen auf Nanoskala und dazu brauchen wir Tenside Und die Frau Laschardt hat spezielle Katt anionische IL-Tenside entwickelt, die also auch ionische Flüssigkeiten sind im Prinzip und die versprochen haben das Geziehen zu lösen.

00:02:43: Da mussten wir schon relativ viel Arbeit leisten, also das hat die Jessica dann gemacht und zwar musste sie die normalen Tenside, die wir verwenden ersetzen durch diese neuen Tensiden, die von Frau Laschet bekommen haben.

00:02:56: Also wir haben ganz wenige Lösungsmittel, oder sie hat ganz wenigen Lösungsmitteln gefunden die überhaupt ein bisschen ketien unterlesen.

00:03:03: reden wir von ein zwei drei vier prozent also mehr ist es nicht was da drin gelöstes.

00:03:08: Das gehört schon durchaus auch dazu dass man Sachen rauskriegt die eigentlich nicht funktionieren.

00:03:15: Eigentlich warten ja alle immer auf den großen Erfolg auf dem großen Knalleffekt.

00:03:20: gab's denen denn trotzdem?

00:03:21: Haben Sie etwas herausgefunden?

00:03:24: Das hat uns jetzt überrascht.

00:03:27: Diese Mikroemulsion, die wir gemacht haben, dann mischt man halt eine polare ionische Flüssigkeit mit einer hydrophomen Substanz im Öl, haben wir genommen und da war Literaturdaten bekannt und da braucht man mit normalen Tensiden zwanzig Prozent von dem Tensid.

00:03:43: Und jetzt mit diesen neuen Tensiten, mit den ionischen Flüssigkeitenstensiden, die von davon laschert kamen?

00:03:48: Da konnten wir das reduzieren auf fünf Prozent!

00:03:52: Das heißt weniger als ein Viertel... Braucht man weniger Tensiten, das war schon überraschend.

00:03:57: Gibt es auch in den Literaturen noch nicht?

00:04:00: Das ist ja so dass das Nitin selber Strukturen bildet.

00:04:04: Die sehen die aus.

00:04:05: Diese Kristalle sind hier dann schön gleichmäßig lange Fäden oder was muss mir da vorstellen...

00:04:12: Es gibt bei Nitin immer Amorfe und Kürzerliniebereiche

00:04:15: d.h.,

00:04:16: Der Morphelbereich ist natürlich viel besser löselig als der Crystaline, weil da die ganzen Wasserstoffbrötchenbindungen viel stärker ausgeprägt sind.

00:04:23: Und das macht es auch wieder schwieriger, weil man Teile davon gut gelöst bekommt.

00:04:27: Dann bleibt halt doch mal ein Kristall übrig oder mehrere!

00:04:32: Was wir dann ganz viel im Bröntgen und mit Rasselektronenmikroskopie gesehen haben, sind eben diese Chitin-Fibrillen, die wir in unseren Materialien sehen.

00:04:40: Da ist einfach die ganze Struktur aus diesen Fibrillens aufgebaut, die wie so Fäden sind... Das ist schon faszinierend, das zu sehen.

00:04:47: Und auch dass wir verschiedene Größen haben, meistens sind sie schön aufgelöst und es sind nur noch einzelne Fibrillen übrig oder eben Bündel von Fibrilen.

00:04:55: Also Sie haben das erzählt?

00:04:56: Es gibt Alpha-, Beta-,

00:04:58: Gamal-Chitin...

00:05:00: Was ist da verantwortlich für diese Unterschiede?

00:05:02: Der Großteil von allem Chitin, was wir haben, ist Alpha-Chittin.

00:05:06: Das kommt dann aus Schrimms, Krabben, Zuckerpilzen ... Oder eben Betachitin.

00:05:11: Es kommen kaum vor!

00:05:14: Das kommt z.B.

00:05:14: nur aus Tintenfischen oder auch nur aus einem Teil, wo man das wirklich findet und Gamma ist soweit ich weiß gar nicht bekannt dass man das rein extrahieren kann.

00:05:25: Und diese Unterschiede haben Sie bei Ihren Untersuchungen auch gemerkt?

00:05:28: Oder haben sie sich jetzt auf eines konzentrieren?

00:05:31: Ja also Betachetin ist deutlich leichter in Lösung zu bringen als Alpha-Chetin.

00:05:35: Das macht es natürlich als Material anstrebsammer aber quillt auch deutlich mehr in Wasser.

00:05:39: was ist natürlich wieder als Baumaterial ein bisschen um die Eigentomacht.

00:05:43: Da müsste man dann zum Beispiel schauen, dass man das nochmal irgendwie umwandelt.

00:05:46: Damit es nicht der Vitron ausgeht dazu.

00:05:49: Ihre Untersuchungen gehen jetzt erstmal daran überhaupt erst mal rauszukriegen was Chitin so für Materialeigenschaften hat und was man damit vielleicht machen kann?

00:05:57: Wir haben das Material aus der Natur genommen und haben versucht zu verarbeiten oder Wege zu finden, das Material zu verarbeiten und dann den Materialherstellern wie Herrn Garich Tipps an die Hand zu geben, wie man das machen könnte.

00:06:12: Wir gucken auf die Nanostruktur.

00:06:14: Aus welchen Bündeln besteht dieses Kitin?

00:06:18: Welche Visee in den Fasern aus Messigröße haben, sind die verdrillt?

00:06:24: Solche Fragestellungen ist das eine.

00:06:26: und dann hat Jessica auch Materialien hergestellt, Hydrogelä.

00:06:31: Da gibt es so drei Schritte in denen sie trocknen und dann das Material was man erhält.

00:06:38: Sie hat ersten Organogel hergestellt, daraus ein Hydrogel.

00:06:42: Welche Eigenschaften haben dieses Hydrogele und wie fest ist es das Organogeld?

00:06:46: Das haben wir uns angeguckt!

00:06:48: Was braucht man denn da so für Technik um sowas zu untersuchen?

00:06:52: Also

00:06:52: für die Hydro-Gele haben wir mit Triologie gearbeitet, mit Nano-Indentation und ganz viel mit unserem neuen Röntgengerät.

00:07:00: Gerade um diese Trocknungsschritte anzuschauen, konnten wir das wirklich Zeit aufgelöst und auch bei verschiedenen Luftfeuchtigkeiten anschauen.

00:07:07: Wie schnell dieses Hydro getrocknet, welche Strukturen die bildet werden, welche kollabieren, wären es trocknet?

00:07:13: Genau!

00:07:14: Und natürlich bei den Mitoemotionen kam dann auch nochmal jede Menge Techniken dazu.

00:07:19: da haben wir uns mit Neutronström beschäftigt, Phasendiagramme aufgenommen, elektrische Leitfähigkeit gemessen Und natürlich um diese Mikroemotion überhaupt erst mal messen zu können, haben wir davor die Tenside untersucht.

00:07:34: Da haben wir Oberflächenspannung zum Beispiel gemessen... Genau!

00:07:38: Ja und was natürlich an so einem großen Projekt immer gut ist?

00:07:41: Also wir hätten jetzt gar keine Möglichkeit gehabt, die Festigkeit von den Gehlen zu untersuchen bei uns.

00:07:46: Und da ist dann Jessica zum Stegbauer und hat da die Messung mit ihm durchgeführt.

00:07:51: Das ist immer so ein Großprojekt, man profitiert, man lernt andere Methoden kennen und kann sie nutzen.

00:08:00: Wollen Sie weiter an Chitin dranbleiben?

00:08:05: Ja muss ich ja antworten glaube ich!

00:08:07: Also ja, wollen wir.

00:08:08: Wir sind gerade im Überlegen wie wir jetzt diese Tensile die wir noch da haben.

00:08:13: können wir diese Tensive weiter nutzen um dann wirklich halt in den Mikroemissionen die durch die Tensil stabilisiert sind das Kettin zu lösen?

00:08:21: und dann zur Verarbeitung zu einem Schaum.

00:08:24: Warum ist dieser Schaub so wichtig?

00:08:27: Weil man eigentlich immer noch auf der Suche ist nach Materialien.

00:08:31: wenn sie sich diese Dämm-Materialien angucken die auf den Hausfällen sitzen die Sünderung zwanzig Zentimeter gefühlt dick Und die müssen so dick sein, weil die Isolierung schon nicht schlecht ist.

00:08:41: Aber noch nicht so gut!

00:08:43: Wenn man jetzt die Poren, die diesen Schaum bilden kleinermachen würde dann würde der Wärmetransport deutlich geringer werden.

00:08:52: Dann könnte man halt anstatt zwanzig Zentimeter große dicke Platten könnte man einfach zwei Zentimeter dicke platten nehmen und das ist natürlich schon ein Vorteil.

00:09:02: und wenn die dann natürlich noch aus dem Naturstoff wären.

00:09:05: ja es wäre glaube ich schon Ein lohneswertes Ziel, das hinzukriegen.

00:09:11: Also

00:09:13: in diesem Sinne wünsche ich denn für weitere Forschung Ihnen beiden viel Erfolg!

00:09:18: Danke schön!