"Eindimensionale" Struktur als Katalysator-Grundlage

2. Juli 2007, 14:26
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Nano-Wissenschafter schaffen extrem reaktionsfreudige Treppenstruktur im Kleinstbereich

Graz/Wien - Atome auf Ecken und Kanten verhalten sich chemisch anders als solche, die in einer Fläche eingebunden sind. Sie besitzen nämlich freie Arme, so genannte Valenzen, mit denen sie Bindungen mit anderen Atomen eingehen können. Nano-Wissenschafter um Falko Netzer vom Institut für Physik der Universität Graz haben in Zusammenarbeit mit schwedischen Kollegen derart feine Nickel-Bahnen auf einer Rhodiumunterlage kreiert, dass sie quasi nur noch aus Kanten bestehen und so als "eindimensional" bezeichnet werden können. 100 Billionen dieser Kantenatome passen auf einen Quadratzentimeter.

Die Struktur

"Die winzigen Konstrukte erwiesen sich als extrem reaktionsfreudig mit Sauerstoff und könnten daher die Grundlage für neuartige Katalysatoren liefern", erklärte Netzer. Rhodium hat ähnliche Eigenschaften wie Platin und wird auch heute schon für Katalysatoren eingesetzt. Die Basis für die neue Entwicklung bildet eine einkristalline Rhodiumunterlage, die eine präzise gestaltete Treppenstruktur besitzt. So wechseln erhöhte Stufen mit Terrassen ab, die Stufen haben allerdings nur jene Höhe, die dem Abstand zweier Rhodium-Atome entspricht.

Die Nickel-Bahnen werden auf das Rhodium im Ultra-Hochvakuum aufgedampft. Durch exakte Steuerung der richtigen Temperaturen kommt es zur gewünschten Selbstorganisation der Nickelatome. Sie lagern sich sozusagen an den Stufenkanten des Rhodiums an und bilden so extrem dünne, quasi-eindimensionale Gebilde. Messungen und Berechnungen haben ergeben, dass diese Nickelbahnen vollständig mit Sauerstoff reagieren können. Über Katalysatoren erzeugte Sauerstoffatome werden zum Beispiel eingesetzt, um giftiges Kohlenmonoxid in Abgasen in vergleichsweise unbedenkliches Kohlendioxid umzuwandeln.

Forschungsnetzwerk

Das Team um Netzer arbeitet als Teil des Nationalen Forschungsnetzwerks "Nanowissenschaften auf Oberflächen", das seit Dezember 2003 vom Wissenschaftsfonds FWF unterstützt wird. Dem Netzwerk gehören auch Wissenschafter der Universitäten Wien, Linz und Innsbruck sowie der Technischen Unis Wien und Graz an. (APA)

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