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Dienstag, 19.06.2018
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Baukastenspiele im Nanoformat

Von Nanogetrieben, Taschenlampen und Transistoren

Nanoröhrchen sind die "Legosteine" der Nanowissenschaften: In Labors weltweit basteln und tüfteln Forscher an Methoden, die winzigen Alleskönner zu immer neuen Gebilden und Strukturen zusammenzubauen. Auch wenn die Ergebnisse ihrer Bemühungen manchmal eher wie Kinderspielzeug denn anwendungsorientierte Forschung erscheinen, die ersten Erfolge gibt es bereits.

Am Ames Forschungszentrum der NASA haben Wissenschaftler beispielsweise winzige Zahnradgetriebe aus Nanoröhrchen konstruiert. Vorstehende, in die Kohlenstoffwand des Röhrchens integrierte Atome dienen dabei als Zähne.

Nanoröhrchen

Vorsprünge einer etwas anderen Art hat ein Forscherteam der amerikanischen Rice University entwickelt: Ihnen gelang es Anfang 2003 erstmals Aminogruppen an den Seitenwänden von einwandigen Nanoröhren zu befestigen. Diese funktionellen Gruppen eröffnen nun erstmals die Möglichkeit, Nanoröhren direkt über chemische Bindungen zu längeren Ketten oder verzweigten Molekülen zusammenzufügen oder fest mit anderen Moleküle zu verbinden. Damit könnten zukünftig beispielsweise ultrastabile Verbundmaterialien oder auch Transportvehikel für Arzneiwirkstoffe konstruiert werden.

Wissenschaftler des Computerherstellers IBM kreierten im Herbst 2002 einen funktionsfähigen Transistor im Nanomaßstab. Seine Schaltkreise bestanden aus einem Muster von Kohlenmonoxid-Molekülen auf einer Kupferoberfläche. Durch eine einer Dominosteinkaskade ähnlichen Atombewegung konnte dieser miniaturisierte Logikschaltkreis immerhin bereits "und" und "oder" Funktionen ausführen. Der komplexeste dieser Atom für Atom in "Handarbeit" gebastelten Schaltkreise hatte eine Größe von gerade zwölf mal sieben Nanometern. 190 Millionen von ihnen würden auf das Ende eines Bleistifts passen.

Forschern des gleichen Laboratoriums gelang es wenig später, aus Nanotubes die "wahrscheinlich kleinste Taschenlampe der Welt" zu produzieren. Die Miniatur-Lichtquelle besteht aus einer einzelnen Kohlenstoff-Röhre mit einem Durchmesser von 1,4 Nanometern, die als Transistor konfiguriert wurde. Über eine Spannung, die an den beiden Nanotransistorenden angelegt wird, können die Wissenschaftler die Lichtquelle an- und abschalten. Die IBM-Forscher hoffen, solche Nanolichtquellen in Zukunft beispielsweise als Bauteile für elektro-optische Speicher- oder Übertragungsmedien einsetzen zu können.

Stand: 21.05.2003
 
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