Kleinste Tunnel der Welt messen einige Nanometer

23. Jänner 2013, 13:26
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Forscher entwickeln eine Methode, um das Innere von Werkstoffen im Nanometerbereich zu strukturieren

Karlsruhe - Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der US-amerikanischen Rice University haben die Tunnel in einer Probe Graphit die kleinsten Tunnel der Welt angelegt: Sie messen nur einige Nanometer. Ihre Ergebnisse haben die Forscher um Maya Lukas und Velimir Meded vom Institut für Nanotechnologie am KIT in der Fachzeitschrift "Nature Communications" vorgestellt.

Für die Herstellung der Tunnel bringen die Forscher Nanopartikel aus Nickel auf Graphit auf, der dann in Anwesenheit von Wasserstoffgas erhitzt wird. Die Oberfläche der wenige Nanometer großen Metallpartikel dient als Katalysator, der die Kohlenstoffatome des Graphits ablöst und mit Wasserstoff zum Gas Methan umbildet. Das Nickelpartikel wird durch Kapillarkräfte in das entstandene "Loch" gezogen und bohrt sich weiter durch das Material. In den vorliegenden Versuchen ergaben sich Tunnel zwischen 1 und 50 Nanometer, was circa einem Tausendstel eines Haares entspricht. Aufnahmen mit Rasterelektronen- und Rastertunnelmikroskopen wiesen die Existenz der Tunnel anschließend nach.

Denkbare Anwendungen

Was nach einer vermeintlichen Spielerei klingt, hat durchaus praktische Aspekte: Mit dieser Methode wird es möglich, auch das Innere von Werkstoffen mittels Selbstorganisation im Nanometerbereich zu strukturieren und nanoporösen Graphit für Anwendungen in Medizin und Batterietechnik maßzuschneidern. Poröser Graphit wird beispielsweise in den Elektroden von Lithium-Ionen-Batterien genutzt. Die richtige Porengröße des Materials könnte die Ladezeit verkürzen.

In der Medizin wiederum könnte poröses Graphit als Träger von Medikamenten dienen, die gezielt über einen längeren Zeitraum abgegeben werden. Nutzt man statt Graphit Materialen, die nicht leitend sind, aber einen ähnlichen atomaren Aufbau haben, etwa Bornitrid, wäre es auch denkbar, die Tunnel als Grundgerüst für nanoelektronische Komponenten zu nutzen, etwa neuartige Sensoren oder Solarzellen. (red, derStandard.at, 23. 1. 2013)

  • Tunnelbau im Nano-Maßstab: Ein Metallpartikel gräbt sich in die Graphitprobe.
    foto: kit/cfn

    Tunnelbau im Nano-Maßstab: Ein Metallpartikel gräbt sich in die Graphitprobe.

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