3.9.2003, 19:16 Uhr
Winzige Zentrifuge, gewaltiges Schleudern
Kaum ein biowissenschaftliches Labor kommt ohne große Zentrifuge aus, mit der sich beispielsweise Zellbestandteile oder Viren sortieren lassen. Auch deutlich bescheidenere Konstrukte können imposante Schleuderleistungen vollbringen, berichten amerikanische Chemiker im Magazin "Nature". Die von ihnen entwickelte Zentrifuge ist schmaler als ein menschliches Haar, schafft jedoch höhere Zentrifugalbeschleunigungen als ihre größeren Vettern.
"Das ist einfach eine tolle Sache, auf die wir zufällig gestoßen sind", freut sich Daniel Chiu von der University of Washington in Seattle. Das von ihm und seinen Kollegen konstruierte Gerät erinnert entfernt an eine mikroskopische Trillerpfeife. Es besteht aus einem 30 Mikrometer (Tausendstel Millimeter) schmalen Kanal mit einer 55 Mikrometer großen, karoförmigen Ausbuchtung. Strömt nun eine Flüssigkeit durch den Kanal, bildet sich in der Ausbuchtung ein Wirbel.
"Man hat ein winziges Flüssigkeitsvolumen, das ziemlich schnell im Kreis herum flitzt", erläutert Chiu. Indem er und sein Team die Flüssigkeit immer schneller durch den Kanal pressten, drehte sich auch der winzige Wirbel immer rascher. Darin gefangene Kügelchen erreichten 10 Mikrometer vom Wirbelzentrum entfernt Geschwindigkeiten von bis zu 12 Metern pro Sekunde - erfuhren also das 1,4-Millionenfache der Erdbeschleunigung (g). Zum Vergleich: Typische Laborzentrifugen erreichen bis zu 600.000 g, Kampfpiloten können kurzfristig 10 bis 12 g ausgesetzt sein.
Prinzipiell lassen sich solche Mikrowirbel wie ihre größeren Vettern einsetzen, berichten die Chemiker. Zusätzlich zu grünen Polystyrol-Kügelchen gaben sie rote Glaskügelchen in den Flüssigkeitsstrom. Während es die weniger dichten Kunststoffkügelchen sofort wieder aus dem Wirbel heraustrug, sammelten sich die dichteren Glaskügelchen in dessen Zentrum an. Chiu und seine Kollegen glauben, dass ihre Miniatur-Schleudern durchaus praktische Anwendung finden könnten, etwa für chemische Analysegeräte in Chipgröße.
Forschung: J. Patrick Shelby, David S.W. Lim, Jason S.Kuo und Daniel T. Chiu, Department of Chemistry, University ofWashington, Seattle
Veröffentlicht in Nature, Vol. 425, 4. September 2003, p 38
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Humanzentrifuge
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