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Fester als Stahl, stabiler als Diamant…

Den Nanoröhren auf der Spur

Viele Experten sind überzeugt, dass winzigen Röhrchen aus Kohlenstoff – englisch: Nanotubes – die Zukunft gehört. Sie gelten als perfekte Faser für zugfeste Werkstoffe, als ideale Substanz für Flachbildschirme und als gutes Material für Nanoelektronik-Bauelemente.

Nanotubes © Forschungszentrum Jülich

Hinter dem Namen Nanotubes verbergen sich jedoch verschiedene Stoffe. Jülicher Wissenschaftlern gelang es, deren unterschiedliche Eigenschaften unter dem Mikroskop sichtbar zu machen. Diamanten sind für viele Menschen die edelste und faszinierendste Form, in der sich Kohlenstoff-Atome anordnen können. Wissenschaftler jedoch begeistern sich meist für eine andere Modifikation des Kohlenstoffs: die Nanotubes.

Ihren Namen verdanken die 1991 entdeckten Röhren ihren Ausmaßen: Die dünnsten von ihnen haben einen Durchmesser von lediglich einem CK Nanometer (Millionstel Millimeter). 1995 hat ein Wissenschaftlerteam an der texanischen Rice University einen Weg gefunden, die bizarren Kohlenstoff-Moleküle in größeren Mengen herzustellen. Seitdem arbeiten Forscher weltweit daran, sich die außergewöhnlichen mechanischen und elektronischen Eigenschaften der Nanotubes zu Nutze zu machen. So ist die Zugfestigkeit einzelner Kohlenstoffröhrchen zehnmal größer als die von Stahl, bei nur einem Sechstel von dessen Gewicht. Ihre Steifigkeit ist fast doppelt so groß wie die von Diamant, dem bislang steifsten Material der Welt.

Doch ein ultraleichter und stabiler Werkstoff aus Nanotubes wird wohl noch länger ein Traum bleiben: Es fehlt eine Methode, mit der sich die meist nur zwischen einem und zehn Mikrometer (Tausendstel Millimeter) langen Röhren fest miteinander verbinden lassen. Außerdem ist ihre Herstellung für einen Massenbaustoff noch viel zu kostspielig – schließlich ist diese Form des Kohlenstoffs derzeit zehnmal teurer als Gold.

Mit dem Rastertunnelmikroskop (RTM) lassen sich die unterschiedlichen Eigenschaften solcher Nanotubes darstellen: Manche sind Leiter – dann fließt besonders viel Strom zwischen der Probe und der Tunnelspitze des Mikroskops, andere Halbleiter dann fließt weniger Strom. Im Bild wird das als eine Mischung dunkler und heller Röhrchen sichtbar.

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Stand: 04.02.2001

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Zoom aufs Atom
Reise in den Mikrokosmos

In der Welt der kleinsten Teilchen
Revolution im Mikrokosmos

Am Anfang war das Licht
Vom Licht- zum Lasermikroskop

Zoom aufs Atom
Vom Elektronen- zum Rastertunnelmikroskop

Welt voller Überraschungen
Von Inseln, Wellen und Wasserfällen

Fester als Stahl, stabiler als Diamant...
Den Nanoröhren auf der Spur

Spaghetti in der Nanowelt
Vom Forscher-Spielzeug zum Flachbildschirm

Das Mikroskop im Mikroskop
Rastertunnel- und Elektronenmikroskop im Teamwork

Magische Zahlen auf Kristall
Siliziumwachstum unter der Lupe

Selbstorganisation im Mikrokosmos
Gesetzmäigkeiten im Kristallwachstum eröffnen neue Anwendungsmöglichkeiten

Vom Störfaktor zum Bauelement
Schnelleres Schalten dank Germanium?

Licht, Laser und Elektronen
Von der Lichtmikroskopie zum Elektronenmikroskop

Atommanipulation leicht gemacht
Rastersondenmikroskope

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