Hefeproteine bilden Gerüst für Nanodrähte
Partikel aus Gold und Silber umlagern zehn Nanometer dünne Fasern
Amerikanischen Forschern ist es gelungen, auf der Basis von Hefeproteinen lange Nanodrähte aus Gold und Silber herzustellen. Die winzigen, Strom leitenden Drähte könnten zwar relativ simple, dennoch zentrale Bauteile für die Nanoelektronik der Zukunft bilden. Die Wissenschaftler beschreiben ihre Technik im Fachblatt Proceedings of the National Academy of Science (DOI: 10.1073/pnas.0431081100).
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"Wir dachten, dass wir die Drähte von unten aufbauen und die sich selbst anordnenden Moleküle für uns arbeiten lassen", sagt Susan Lindquist vom Whitehead Institute for Biomedical Research in Cambridge. Zusammen mit Kollegen der University of Chicago ließen sie Hefe-Proteine sich zu langen isolierenden Amyloid-Fasern zusammenlagern. Darauf beschichteten sie diese rund zehn Milliardstel Meter (Nanometer) dünnen Fäden mit winzigen Gold- und Silberpartikeln. Durch eine genetische Veränderung der Hefe (Saccharomyces cerevisiae) kann das Biomolekül leicht feste, kovalente Bindungen mit den Metallteilchen eingehen.
Die 80 bis 200 Nanometer dicken Drähte mit Hefekern zeigten ähnliche leitende Eigenschaften wie massive Metallfasern. Zudem zeigten sie eine erstaunlich gute thermische und chemische Stabilität. Mit technische verwertbaren Längen zwischen 60 Nanometer und einigen hundert Mikrometern glauben die Forscher, eine elegante Methode für die industrielle Herstellung von leitenden Nanodrähten entwickelt zu haben.
Bis zu 30 Zentimeter lange Nanofäden aus Kohlenstoff konnten kürzlich auch chinescihe Forscher herstellen. Die stabilen und hitzebeständigen Drähte bildete sie aus einem ganzen Bündel von Nanoröhrchen, die die Wissenschaftler von der Tsinghua-Universität in Peking gezielt auf einem Substrat aus Silizium wachsen ließen. Mit einer Methode, die mit dem Spinnen von Fäden aus einzelnen Seidenfasern verglichen werden kann, erhielten sie die rund 200 millionstel Meter (Mikrometer) dicken Fäden.
Die Dicke des Nanogarns könne prinzipiell durch die Größe der Spitze kontrolliert werden, mit der der Faden aus der Ansammlung von Nanoröhrchen aufgenommen werde: Je dünner die Spitze, desto feiner der Faden. Um die Leitfähigkeit des Nanofadens zu prüfen, spannten die Forscher diesen zwischen zwei Metall-Elektroden, vergleichbar mit der Wendel einer Glühbirne, ein.
Im Vakuum sendete der Faden drei Stunden lang bei 70 Volt Licht aus. Die Leitfähigkeit erhöhte sich dabei um rund 13 Prozent. Ebenso konnte so die Zugfestigkeit des Fadens von rund einem Millinewton auf mehr als das Sechsfache gesteigert werden. Besonders diese hohe Stabilität der hauchdünnen Fäden verspricht zahlreiche Anwendungen als extrem festes Gewebe und widerstandsfähige Drähte für die Nanoelektronik.
Jan Oliver Löfken
