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Forscher: Kohlenstoffnanoröhren zappeln auf Kommando

Einem französischen Forscherteam ist es gelungen, Kohlenstoffnanoröhren mit einem elektrischen Feld zu Vibrationen anzuregen. Durch eine Gleichspannung lässt sich zudem die Frequenz dieser Schwingungen genau steuern. Die Wissenschaftler glauben daher, dass Kohlenstoffnanoröhren schon bald Anwendung als winzig kleine mechanische Schwingkreise zur Herstellung von Sensoren finden könnten, berichten sie im Fachblatt Physical Review Letters (Band 89, Referenznummer 276103).

Die Wissenschaftler um Stephen Purcell stellten in ihrem Experiment zunächst eine Kohlenstoffnanoröhre mit einem Durchmesser von nur wenigen Millionstel Millimetern auf einer dünnen Nickelspitze her. Mittels zwei zu beiden Seiten der Spitze angebrachten Elektroden konnte die Röhre anschließend durch eine elektrische Wechselspannung zu Schwingungen angeregt werden ? ihr freischwebendes Ende zappelte ähnlich einem Grashalm im Wind hin und her. Dabei sendete die Röhre einen Elektronenstrahl aus, mittels dessen ihre Bewegung durch einen Detektor verfolgt werden konnte.

Der Clou dieser Arbeit besteht darin, dass es den Forschern gelang, die Resonanzfrequenz der Kohlenstoffnanoröhre mittels einer zusätzlich zwischen der Röhre und einer der Elektroden angelegten Gleichspannung einzustellen. Somit ließ sich die Amplitude der Schwingung genau steuern. Die Forscher haben damit gezeigt, dass sich Kohlenstoffnanoröhren prinzipiell zur Herstellung von winzig kleinen mechanischen Schwingern eignen.

Im Gegensatz zu herkömmlichen mechanischen Schwingkreisen können Kohlenstoffnanoröhren mit Frequenzen von bis zu einem Gigahertz oszillieren ? so jedenfalls die Theorie. Sie wären somit in der Lage, mehr als eine Milliarde Schwingungen pro Sekunde auszuführen. Die besten bisher hergestellten mechanischen Schwingkreise sind in der Regel auf Schwingungsfrequenzen im Megahertzbereich beschränkt. Daher arbeiten zahlreiche Forschergruppen in aller Welt an der Untersuchung der mechanischen Eigenschaften von Kohlenstoffnanoröhren.

Stefan Maier
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