Bändchen halten Einzug

News: Bändchen halten Einzug

Zur Zeit stürzen sich die Forscher noch auf Nanoröhrchen, Fullerene und kleinste Partikel. In Zukunft könnte sie eine neue Klasse von Nanogebilden fesseln. Amerikanische Wissenschaftler haben auf verblüffend einfache Weise eine Art Nanoband hergestellt. Mit diesen Strukturen lassen sich vielleicht einmal sehr kleine Sensoren, Flachbildschirme und andere elektronische Bauteile verwirklichen.

Thorsten Krome

Der Nanokosmos hat mittlerweile eine stattliche Einwohnerzahl: Nanoröhrchen, Nanopartikel, Nanobälle sind dabei nur die Grundkörper, die Wissenschaftler in den letzten Jahren hervorbrachten. Unzählige Variationen, mit und ohne Füllung, mit Doppelwand oder Knoten in der Struktur bevölkern die kleine Welt. Nun schickt sich eine neue Struktur an, die Labors der Welt zu erobern.

Das Nanobändchen ist die neueste Errungenschaft von Wissenschaftlern, und es ist sogar vergleichsweise leicht in großen Mengen herzustellen. Zhong Li Wang und seine Kollegen vom Georgia Institute of Technolgy haben es vorgemacht: Die Forscher steckten kommerziell erhältliches Metalloxidpulver in die Mitte eines Aluminiumröhrchens. Dieses erhitzten sie in einem Schmelzofen bis zu einer Temperatur knapp unterhalb des Schmelzpunktes des Pulvers – etwa 1100 bis 1400 Grad Celsius –, während gleichzeitig Argon- und Stickstoffgas über die Probe strich. Das Pulver verdampfte teilweise und bildete an anderer, kühlerer Stelle in der Röhre die kristallinen, bänderartigen Nanostrukturen. Obwohl im Experiment die Temperatur, der Druck und die Zeit bei der Herstellung gut definiert waren, vermuten die Wissenschaftler, dass auch kleine Fluktuationen dem Prozess nichts anhaben können.

Wang und seine Kollegen stellten so Bändchen aus Oxiden von Zink, Zinn, Indium, Cadmium und Gallium her. Die Forscher wählten gerade diese Materialien, da es sich bei ihnen um transparente, halbleitende Oxide handelt, wie sie vielfach für bestimmte Aufgaben in der Elektronik benutzt werden. Wang geht aber davon aus, dass auch andere Halbleiteroxide dem Verfahren zugänglich sind. Die fertigen Nanobändchen sehen aus wie winzige Klümpchen Baumwolle, was unter dem Mikroskop allerdings eher an einen Haufen Papier aus dem Aktenvernichter erinnert. Sie sind zwischen 30 und 300 Nanometer breit und 10 bis 15 Nanometer dick, wobei einige durchaus mehrere Millimeter Länge erreichen. Die Eigenschaften dieser Winzlinge haben dabei nicht mehr viel mit dem Ausgangsmaterial gemein. Denn trotz seiner ursprünglich spröden Beschaffenheit entwickelt das Oxid eine äußerst biegsame Struktur, die sogar um 180 Grad gebogen werden darf, ohne zu zerbrechen.

Die Nanobändchen sind zwar nicht ganz so stark wie ihre Geschwister die Röhrchen, aber sie sind dafür hochrein und frei von Fehlern. Das macht sie besonders für elektronische und optoelektronische Anwendungen interessant. "Defekte in vielen Nanostrukturen beeinflussen das mechanische und elektrische Verhalten und erzeugen Hitze, wenn Strom durch sie hindurchfließt. Das führt zu Problemen, will man sie in immer kleiner werdende Bauteile integrieren", erklärt Wang. "Viel wichtiger noch ist, dass Defekte auch die quantenmechanischen Transporteigenschaften von Nanodrähten zerstören, was zu Fehlern des betroffenen Bauteils führen kann." Ein Problem, das bei Nanobändchen offenbar nicht auftritt.