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Forscher züchten vier Zentimeter lange Nanoröhrchen

Transistor, Nanodraht oder reißfeste Fasern: Fast täglich berichten Forscher weltweit über neue Erkenntnisse, die sie über Nanoröhrchen aus Kohlenstoff gewonnen haben. Konnten bisher von den hauchdünnen, nur eine Atomlage dicken Röhren nur Millionstel Meter kurze Exemplare hergestellt werden, stellten nun amerikanischen Physiker mit vier Zentimetern einen neuen Längenrekord auf. Laut ihrem Bericht in der Fachzeitschrift „Nature Materials“ (doi:10.1038/nmat1216) könnten mit ihrem Verfahren sogar beliebig lange, einwandige Nanoröhrchen produziert werden.

„Derzeit werden die Anwendungsmöglichkeiten für lange Nanoröhrchen aus Kohlenstoff nur durch unsere Vorstellungskraft begrenzt“, sagt Yuntian Zhu vom Los Alamos National Laboratory. Ultrafeste Faserwerkstoffe sollen so sowohl zu federleichten und schussischeren Westen sowie zu gewagten, mit Stahl und Beton nicht realisierbaren Bauwerke führen können.

Für ihre nur 1,31 bis 2,25 Millionstel Millimeter (Nanometer) dünnen Rekordröhrchen nutzten Zhu und Kollegen ein Nanokörnchen aus Eisen als Katalysator. Aus einer mehrere hundert Grad heißen Ethanol-Atmosphäre setzten sich nach und nach einzelne Kohlenstoffatome zu der engmaschigen Struktur zusammen. Dabei bewegten die Forscher das Eisen-Körnchen immer ein kleines Stück weiter, um ein möglichst langes Nanoröhrchen wachsen zu lassen. Pro Sekunde verlängerte sich der Hohlkörper um etwa elf Mikrometer, so dass nach wenigen Minuten ein neuer Rekord aufgestellt werden konnte.

Vergleichbare Längen waren bisher nur mit dickeren, mehrwandigen Kohlenstoffröhrchen möglich. Doch besonders für nanoelektronische Anwendungen wären diese Exemplare nur eingeschränkt verwertbar. Die besten Eigenschaften von Festigkeit, über Leitungsvermögen bis zur Halbleiter-Charakteristik ist dagegen den einwandigen Röhrchen vorbehalten. So sehen Zhu und seine Kollegen erste Anwendung ihrer Röhrchen nicht in Faserwerkstoffen, sondern in winzigen elektronischen Schaltkreisen, bei der Verdrahtung von Biosensoren oder in der Robotik.

Jan Oliver Löfken
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