Besteht aus Graphen

Forscher entwickeln “intelligentes” Nanopapier

(Bild: ETH Zürich)

Forscher der ETH Zürich haben ein neuartiges Nanopapier aus Graphen entwickelt, das die Aktivität von Enzymen messen kann. Außerdem verformt sich das Material bei Feuchtigkeit gleichmäßig und "merkt" sich dabei sogar seine Ursprungsform. Deshalb könnte es in eine Vielzahl von Sensoren eingebaut werden, so die Wissenschaftler.

Graphen ist ein Material der Superlative, das Ingenieure schon lange nutzbar machen wollten: Es ist extrem fest, hervorragend leitfähig und äußerst flexibel. Doch erst vor Kurzem gelang es, diese Kohlenstoff-Form zu papierähnlichen Plättchen zu verbinden - wofür zwei britische Wissenschaftler 2010 den Nobelpreis erhielten.

Seither wird Graphenpapier in vielen Kombinationen erforscht. Das Team um Raffaele Mezzenga vom Labor für Lebensmittel und weiche Materialien der ETH Zürich hat nun Graphen mit Proteinfasern kombiniert. So schufen sie ein spezielles Nanopapier, das die besten Eigenschaften der beiden Bestandteile vereint, wie die Forscher im Fachblatt "Nature Nanoscience" berichten.

Material "erinnert" sich an seine Form
Das Material hat beispielsweise ein Formgedächtnis: Es verformt sich bei Wasseraufnahme und kehrt beim Trocknen wieder in seine Ausgangsform zurück. Dadurch könnte es beispielsweise in auf Feuchtigkeit reagierenden Schaltern eingesetzt werden.

Je mehr Proteinfasern die Kombination enthält, desto mehr Wasser kann sie absorbieren und wird sich unter verändernden Feuchtegraden stärker deformieren. Je höher der Graphenanteil ist, desto besser leitet das Material den elektrischen Strom.

Kann Aktivität von Enzymen messen
Noch interessanter ist aber, dass das Material die Aktivität von Enzymen messen kann - als eine Art Biosensor. Enzyme können die Proteinfasern verdauen und abbauen. Dadurch verändert sich der Widerstand des Materials, was messbar ist, wenn das Graphenpapier in einen elektrischen Schaltkreis eingebaut wird.

"Diese Eigenschaft ist für mich der schönste Teil dieser Geschichte", erklärte Mezzenga in einer Mitteilung der ETH Zürich. Außerdem ist das Graphenpapier vollständig biologisch abbaubar. Es wird ganz ähnlich wie Papier hergestellt, indem man die Proteinfäden in Wasser löst und zusammen mit den Graphenplättchen ausfiltert.