Ringe, „Erbsenschoten“ und Nanopaddel - scinexx | Das Wissensmagazin
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Ringe, „Erbsenschoten“ und Nanopaddel

Nanoröhrchen in ungewöhnlicher Form

Eine besondere Form gefüllter Nanotubes haben Forscher des Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung in Stuttgart 2006 gemeinsam mit Kollegen aus Japan und Hongkong hergestellt. Die so genannten „Peapods“ bestehen aus einem Nanoröhrchen, in dem mehrere Fullerene – kugelige Moleküle aus 60 Kohlenstoffatomen – nebeneinander liegen wie Erbsen in einer Schote. Die „Erbsen“ sind nicht massiv, sondern dienen ihrerseits wieder als Käfige für Metallatome.

"Peapod" mit eingeschlossenen Fullerenen © MPI für Festkörperforschung

Diese Metallatome können Elektronen an die Fullerene abgeben und diese dann an die Nanoröhrchen übertragen. Solche komplexen Strukturen und Elektronenaustauschwege haben nach Ansicht der Forscher den Vorteil, dass sie die Eigenschaften unterschiedlicher Transistortypen in sich vereinen und daher flexibler auf Veränderungen reagieren können. Erste Prototypen sind bereits für Feldeffekt-Transistoren eingesetzt und erfolgreich getestet worden.

Nanopaddel für die Telekommunikation?

Die Stuttgarter Max-Planck-Forscher haben aber auch noch andere Nano-Röhrchen-Konstrukte im Angebot: Ihnen ist es gelungen, mikroskopisch kleine "Paddel" aus Metall zu konstruieren und diese schwenkbar auf Kohlenstoff-Nanoröhrchen von nur eineinhalb Millionstel Millimeter Durchmesser zu lagern.

Paddel, an einem Nanotube aufgehängt © MPI für Festkörperforschung

Die Metallpaddel sind unter einem optischen Mikroskop sichtbar, werden aber durch das fast tausendmal kleinere einzelne Röhrchen-Molekül getragen. Im optischen Mikroskop – wie auch bei kleinerer Vergrößerung im Elektronenmikroskop – sieht man daher ein scheinbar frei schwebendes Objekt. Erst bei stärkerer (?)Vergrößerung im Transmissions-Elektronenmikroskop lässt sich das Molekül erkennen, das die Struktur trägt.

Derartige Bauteile könnten als Funktionselemente in nanoelektromechanischen Systemen dienen – etwa als winzige bewegliche Spiegel in optischen Anwendungen, beispielsweise für die Telekommunikation. Ebenso ließen sie sich als Sensoren verwenden, da bereits sehr kleine Kräfte eine Drehung des Metallblocks und damit auch eine Verformung der Nanoröhrchen bewirken.

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Ring aus Nanotubes © IBM

Ringe aus Nanotubes

Forscher des Computerhersteller IBM haben inzwischen auch einen Weg gefunden, geschlossene Ringe aus Nanotubes herzustellen. Ausgangsmaterial sind dabei einwändige, nur 1,4 Nanometer dicke Nanoröhrchen mit Halbleitereigenschaften. Die Forscher brachten diese Röhrchen dazu, sich so zusammenzulagern, dass sie mehrschichtige Ringe mit einem Radius von rund 0,7 Mikrometern bildeten.

Für den Zusammenhalt der Röhrchen in den Ringen sorgen, das zeigte sich bei den Versuchen der IBM-Forscher, Van der Waals-Kräfte. Diese beruhen auf leichten Ladungsverschiebungen innerhalb der einzelnen Moleküle, die dazu führen, dass leicht negative oder leicht positive Bereiche oder Pole in der Struktur entstehen. Die Wissenschaftler nutzen die neuartigen Nanoringe, um für den Nanometermaßstab typische elektrische Transportphänome zu untersuchen. Von den Ergebnissen erhoffen sie sich Erkenntnisse, die zukünftigen Anwendungen in der Computer- und Telekommunikationstechnik zugute kommen sollen.

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Stand: 26.01.2007

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Nanoröhrchen
Kohlenstoffwinzlinge als Bausteine für Computer der Zukunft

Überblick
Das Wichtigste in Kürze

Vom Silizium zum Kohlenstoff
Nanoröhrchen als Revolution in der Computertechnik?

Es muss nicht immer Kohlenstoff sein
Metallische Nanoröhrchen als Chip-Komponenten

Ein „Y“ als Transistor
Schaltung durch verzweigte Nanoröhrchen

Ringe, „Erbsenschoten“ und Nanopaddel
Nanoröhrchen in ungewöhnlicher Form

Metall, Halbleiter oder beides?
Das Problem der Trennung der Varianten

Nanoröhrchen wie gedruckt
Leitfähige Nanoröhrchen- Oberflächen mit normalem Tintenstrahldrucker hergestellt

Wann ist es soweit?
Marktreife wird noch auf sich warten lassen

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