Mini-Besen für die Feinarbeit - wissenschaft.de
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Mini-Besen für die Feinarbeit

Amerikanische Forscher haben Bürsten entwickelt, die dünner sind als ein menschliches Haar. Aufgebaut wie eine Zahnbürste, haben die Minibürsten Millionen winziger Borsten aus Kohlenstoffnanofasern, deren Durchmesser etwa drei hundertausendstel Millimeter entspricht. Im Gegensatz zu bislang benutzen Miniaturbürsten sind die Karbonfaserbürsten deutlich widerstandsfähiger und daher breit einsetzbar.

Die Funktionsfähigkeit von mechanischen und elektrischen Geräten im Nanomaßstab hängt unter anderem stark von ihrer Sauberkeit ab. Mit heute verfügbaren Reinigungsapparaten können jedoch die winzigen Schmutzpartikel oft nicht entfernt werden. Die Nanobürsten von Pulickel Ajayan und seinen Kollegen könnten da Abhilfe schaffen: Die Wissenschaftler haben verschiedene Modelle dieser winzigen Bürsten entwickelt, deren Borstenköpfe um den Faktor 1.000 kleiner sind als die Köpfe von momentan verwendeten Minibürsten. Ihre Gesamtgröße ist etwa zwanzigmal geringer, und ihr Gewicht liegt bei weniger als 50 Millionstel Gramm.

Trotzdem sind diese Minibürsten extrem stabil, betonen die Forscher. Anders als bisher verwendete Borstenmaterialien wie Tierhaare, synthetische Polymere oder Metalldrähte zeichnen sich die Karbonfasern durch hohe Stärke, Elastizität und Wärmeleitfähigkeit aus. Die Einsatzgebiete dieser Bürsten sind vielfältig, berichten die Wissenschaftler: So können sie nicht nur winzige Ritzen und Spalten vom Nanostaub befreien, sondern sind auch zum Bemalen geeignet: Mithilfe einer dreireihigen Bürste, die durch einen Motor gedreht wurde, konnten die Forscher die Innenseite von Minikapillaren gleichmäßig bemalen.

Zur Herstellung der Nanoborsten verwenden die Wissenschaftler das Verfahren der so genannten Chemische Gasphasenabscheidung. Dabei können die Forscher die Nanoborsten lokal begrenzt direkt an der Spitze des Bürstengriffs züchten: Das Ausgangsmaterial lagert sich ? Schicht für Schicht ? aus der Dampfphase heraus an der Spitze der wachsenden Borsten an.

Pulickel Ajayan ( Rensselaer Polytechnic Institute, Troy) et al.: Nature Materials,Online-Vorabveröffentlichung, DOI:10.1038/nmat1415

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ddp/wissenschaft.de ? Stefanie Offermann
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