Durch einen neuen Materialeffekt können amerikanische Forscher mit feinsten Rostpartikeln Arsenverunreinigungen aus dem Trinkwasser herausfischen. Das Arsen bindet sich chemisch an die nur zehn bis zwanzig millionstel Millimeter großen Eisenoxid-Partikel, die dann mit einem Magnetfeld von der Flüssigkeit getrennt werden können. Dies gelingt bereits mit einem relativ schwachen Magnetfeld, erklären die Chemiker um Vicki Colvin von der Rice-Universität in Houston. Das Magnetfeld bewirkt ein Zusammenballen des Nanorosts zu leicht separierbaren, größeren Teilchen. Daraus könnte einmal ein einfaches und günstiges Verfahren für die Trinkwasserreinigung in Entwicklungsländern entstehen.
Forscher nutzen beim Filtern von Substanzen gern kleine Strukturen, etwa im Bereich weniger Mikro- oder Nanometer, da diese bei gleicher Materialmenge eine besonders große aktive Oberfläche aufweisen. Das Abscheiden über ein Magnetfeld ist jedoch bei kleineren Eisenoxid-Partikeln erschwert, da die chaotische Temperaturbewegung der Partikel die vom Magnetfeld ausgehenden Kräfte überlagert. Vicki Colvin und ihre Kollegen beobachteten nun jedoch, dass bei Eisenoxid-Partikeln im Größenbereich von zehn bis zwanzig Nanometern durch relative schwache Magnetfelder starke magnetische Oberflächeneffekte erzielt werden können. Dadurch klumpt der Nanorost zusammen. Mit dem Magnetfeld trennen die Forscher gleichzeitig dann die Rostklümpchen von der Flüssigkeit.
Mit dem fein verteilten Nanorost, der ohne Magnetfeld keine Tendenz zur Zusammenballung zeigt, fangen die Forscher das in einer Wasserprobe verteilte Arsen zunächst ab. Durch Anlegen eines Magnetfelds ballen sich die Partikel zusammen und werden auf die Seite des Reagenzglases gezogen. Insgesamt könne mit dieser Technik einmal eine handliche Apparatur für die Trinkwasseraufbereitung in Entwicklungsländern konstruiert werden, schreiben die Forscher. Auch die chemische Verfahrenstechnik könnte profitieren. Wie die Forscher in längeren Versuchsreihen zeigten, unterscheiden sich die Abscheideraten verschieden großer Partikel im Magnetfeld. Damit wäre es möglich, Partikelmischungen nach der Größe zu sortieren.
Vicki Colvin (Rice-Universität, Houston) et al.: Science, Bd. 314, S. 964 ddp/wissenschaft.de ? Martin Schäfer
