Skelett eines Blattes ermöglicht filigrane Eisenkarbid-Strukturen für effiziente Katalysatoren

Magnetisches Blatt aus Eisencarbid

Potsdam - Je feiner ein Katalysator strukturiert ist, desto effizienter unterstützt er chemische Reaktionen. Nicht eine aufwendige Methode der Nanotechnologie sondern die Natur kann die Produktion solcher Mikrostrukturen nun erleichtern. So schufen deutsche und britische Materialforscher ein magnetisches Blatt aus dem Material Eisencarbid. Wie sie in der Fachzeitschrift "Angewandte Chemie" berichten, könnten mit ihrer Methode elegant filigrane Katalysatoren für den industriellen Einsatz produziert werden.

"Eisencarbid zu synthetisieren ist eine große Herausforderung", sagt Zoë Schnepp vom Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam. So interessant es wegen seiner hohen Stabilität und Hitzefestigkeit ist, so schwierig ist die Kontrolle des Kristallwachstums zu komplexen Strukturen. Aber die fein gegliederten Bahnen in einem natürlichen Blatt erleichtern nun die Produktion von Eisencarbid-Strukturen. Dazu entfernten die Forscher das grüne Blattgewebe, so dass nur noch ein Skelett aus Blattadern übrig blieb.

Dieses Gerüst tauchten Schnepp und ihre Kollegen in eine Eisenacetat-Lösung. Vollgesogen mit dieser Flüssigkeit, trockneten sie es mit erhitztem Stickstoff bei bis zu 700 Grad Celsius. Dabei wandelte sich das Eisenacetat zu Eisenoxid. In einer darauf folgenden Reduktions-Reaktion entstand aus dem Eisenoxid schließlich das gewünschte, hoch porös aufgebaute Eisencarbid. Dieses Gerüst in Form der Blattadern konnte mit einem Magneten gehalten werden.

Eisencarbid kann viele chemische Reaktionen katalytisch unterstützen, darunter die Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Dieses erste, magnetische Blatt legt nun die Basis, um günstig mit gewachsenen Blättern als Vorlage komplexe Katalysatoren in Zukunft zu produzieren.

Die Potsdamer Forscher sind nicht die einzigen, die gewachsene Blattstrukturen als Blaupause für technische Produkte schätzen. Schon vor zwei Jahren pausten chinesische Forscher die Mikrostruktur eines Rosenblattes ab und übertrugen den Abdruck auf einen Kunststoff. Auf diesem Werkstück mit Rosenblatt-Struktur konnten Wassertropfen genauso gut haften wie auf den ursprünglichen Rosenblättern selbst.