Geordneter Tanz der kleinsten Teilchen

2. August 2010, 12:04
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Organische Moleküle rufen zur Ordnung: Forscherteam schafft neue Strukturen für Nanotechnologie

Einem Team von Forschern der Universität Hamburg und des spanischen Forschungszentrums IMDEA Nanoscience ist es gelungen, Materialien auf chemischem Wege herzustellen, die sich durch Selbstorganisation zu zweidimensionalen Nanostrukturen zusammenfinden. Die neuartigen Strukturen können in flexiblen elektronischen Schaltungen, Solarzellen oder Photosensoren eingesetzt werden.

In der Titelgeschichte der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins "Science" stellt die deutsch-spanische Forschungsgruppe ihre Entdeckung vor.

Flächig statt punktförmig

Die Gruppe um Horst Weller und Beatriz H. Juarez hat einfache Nanoteilchen dazu gebracht, sich zu zweidimensionalen Kristallen zusammenzufinden. "Wir können jetzt flächige Nanostrukturen erzeugen, in denen sich Elektronen frei bewegen können", erläutert Weller vom Institut für Physikalische Chemie der Universität Hamburg: "Ein großer Fortschritt im Vergleich zu den bislang eingesetzten punktförmigen Nanostrukturen." Das Besondere daran: Stoffe aus Nanostrukturen werden dadurch deutlich leitfähiger, was beim ihrem Einsatz in elektrischen Bauelementen relevant ist.

Moleküle ordnen Nanopartikel

Vorbild für die neue Methode sind Mechanismen der Kristallisation und Organisation von Materie in der Natur: Vor einigen Jahren hatten Wissenschaftler Erstaunliches bei Mikroorganismen beobachtet. Diese speichern Eisen, indem es sich in Form von Nanopartikeln zu stäbchenförmigen Strukturen zusammenfügt. Der damals entdeckte Mechanismus der orientierten Zusammenlagerung ("oriented attachment") ist eine wichtige Grundlage für die aktuellen Erkenntnisse des deutsch-spanischen Wissenschaftlerteams zur Selbstorganisation von Materie. Die Forscher machen sich organische Moleküle auf der Oberfläche der Kristalle zunutze: Sie rufen darüber die Nanopartikel zur Ordnung und bringen sie in die gewünschte Schichtstruktur.

Breites Einsatzgebiet

Auf dem Gebiet der Nanotechnologie, einer Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts, wird weltweit intensiv geforscht. Nanostrukturen sind für Wissenschaft und Industrie interessant, weil Stoffe gezielt mit gewünschten Eigenschaften ausgestattet werden können. Anwendungsmöglichkeiten von Nanokristallen sind effiziente Leuchtdioden, Solarzellen, neuartige Sensoren, Photodetektoren zum Erzeugen von elektrischen Signalen und flexible Transistoren. Auch in der Medizin findet Nanotechnologie zunehmend Anwendung. Beispielsweise werden speziell entwickelte Nanoteilchen in den Körper eingeschleust, um Tumore mittels Kernspintomographie (MRT) sichtbar zu machen. (red)

  • Ein deutsch-spanisches Forscherteam hat erstmals flächige Nanostrukturen erzeugt, in denen sich Elektronen frei bewegen können.
    foto: cover science, 30 july 2010, vol 329, issue 5991

    Ein deutsch-spanisches Forscherteam hat erstmals flächige Nanostrukturen erzeugt, in denen sich Elektronen frei bewegen können.

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