Die mechanischen Eigenschaften von Metall bleiben im Nanometerbereich bestehen
Splitter von wenigen Kupferatomen weisen dieselbe Kristallstruktur auf wie große Blöcke
Ein amerikanisch-dänisches Wissenschaftlerteam hat die Eigenschaften winzig kleiner Metallstrukturen im Nanometerbereich untersucht. Die mechanischen Eigenschaften von makroskopisch großen Metallstücken bleiben zur Überraschung der Wissenschaftler auch bei diesen extrem kleinen Volumen bestehen. Dies erleichtert die Herstellung von nur wenigen hundert Nanometern großen mechanischen Bauteilen in der Nanotechnologie. Die Arbeit der Wissenschaftler ist in der aktuellen Ausgabe der Physical Review Letters abgedruckt.
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Die Wissenschaftler Darcy Hughes vom Sandia Nationallaboratorium in Livermore, Kalifornien und Niels Hansen vom Riso Laboratorium im dänischen Roskilde untersuchten das mechanische Verhalten von nur wenigen Nanometern (Millionstel Millimeter) großen Kupferplättchen. In ihrem Experiment bewegten sie einen Stahlblock über eine weiche, makroskopische Kupferoberfläche. Dadurch bildeten sich Risse aus. Mittels Ionenstrahlen trugen die Wissenschaftler auch einige der obersten Atomschichten des Kupfers ab, um den Einfluss des durch den Stahlblock ausgeübten Druckes unterhalb der Oberfläche untersuchen zu können. Zur Überraschung der Wissenschaftler wiesen die Kupferinseln zwischen den Rissen die gleiche kristalline Struktur auf wie eine unbeschädigte Kupferfläche. Dies überrascht um so mehr, da diese Inseln nur wenige Nanometer Durchmesser aufweisen.
Das Metalloberflächen im Nanometerbereich die gleiche Kristallstruktur wie makroskopisch große Metallflächen aufweisen ist in der Tat von nicht zu unterschätzender Bedeutung für die Nanomechanik. Die wohlbekannten Gesetze des mechanischen Verhaltens von Metallen sollten demnach auch für winzig kleine Metallbauteile gelten. Dies würde die Herstellung von funktionstüchtigen Maschinen im Mikro- und Nanometerbereich um ein Vielfaches erleichtern.
Stefan Maier
