Eine der derzeitigen Hauptbeschäftigungen von Chemikern ist es, Nanobauteile zu entwerfen und zu synthetisieren. Sie suchen Einzelbausteine, im Idealfall einzelne Moleküle, aus denen sich polymere Nanostrukturen nach Wunsch aufbauen lassen. Da man die Materialeigenschaften der fertigen Verbindungen nur sehr begrenzt theoretisch voraussagen kann, ist diese Forschung mit viel "Versuch und Irrtum" verbunden.

Ryo Tamaki und seinen Mitarbeitern an der University of Michigan gelang jetzt die Synthese von Nanowürfeln mit einem Durchmesser von einem Nanometer. Dabei benutzten sie als Grundeinheiten Einzelmoleküle auf Basis von Silicium und Sauerstoff, so genannte Silsesquioxane. Bei diesem Molekül bilden die Atome ein Gerüst, das einem Würfel ähnelt. An den Ecken des Körpers sitzen Siliciumatome, die wiederum eine chemische Gruppe tragen, die als Verbindungsanker zu anderen Molekülen dient. Auf diese Weise ist es möglich, die Einzelbausteine über Brücken miteinander zu verbinden.

Genau diese Brücken waren bisher das größte Problem: Üblicherweise müssen dafür kettenartige Kohlenwasserstoffe herhalten, die eine zu flexible und zu lange Verbindung herstellten. Dagegen benutzte die Arbeitsgruppe Anilin, ein kompaktes aromatisches Molekül, das als kurzes Verbindungsglied dem Netzwerk Starrheit und Stabilität verleiht. Diesem präzise aufgebauten kristallinen System können nun Funktionen zugewiesen werden. Dazu benutzten die Forscher die verbleibenden Bindungsmöglichkeiten an den Würfelecken, indem sie dort chemische Gruppen anbrachten, die den Strom leiten.

Die Strukturen aus den neuen Nanowürfeln sind an der Luft bis 500 Grad Celsius beständig. In Verbindung mit ihrer elektrischen Leitfähigkeit könnten sie schon bald als LED oder als elektrisch leitende Nanodrähte zum Einsatz kommen.