Einwandige Y-Röhren nachgewiesen

Forscher des Berliner Max-Born-Instituts für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie (MBI) haben erstmals das komplizierte Wachstum von einwandigen Y-förmigen Nanoröhrchen auf Kohlenstoff-Basis nachgewiesen. Solche Röhrchen könnten im Bereich der Nanotechnologie besonders für den Einsatz als Schalter, in Transistoren oder als dünnste „Drähte“ zur Vernetzung von Bauteilen von Bedeutung sein, sagt MBI-Forscher Rudolf Ehlich. Dies würde eine weitere Verkleinerung von Schaltkreisen ermöglichen.

1991 wies der japanische Wissenschaftler Sumio Iijima erstmals die Nanoröhrchen – eine Form des Kohlenstoffs – nach. Bei ihnen formieren sich die Kohlenstoffatome als ein Gerüst von Sechsecken zu winzigen langgestreckten Hohlzylindern. Nanoröhren können bis zu 100 Mikrometer (tausendstel Meter) lang werden. Ihre Durchmesser reichen von weniger als einem bis zu weit über 100 Nanometer, je nachdem wie viele der Röhrchen ineinander gesteckt werden. Für die Miniaturisierung in der Mikroelektronik sind besonders die einwandigen Röhrchen, deren Wachstum die MBI-Forscher jetzt mit Hilfe eines Rastertunnelmikroskops nachgewiesen haben, von besonderem Interesse. „Etwa zur gleichen Zeit berichtete eine andere Arbeitsgruppe über die Herstellung mehrwandiger und damit dickerer Röhren“, erklärt Ehlich. Den Weltrekord bezüglich dünner Y-Röhren halten jedoch die Berliner Physiker.

Innerhalb der Nanoröhren bilden Knoten beziehungsweise Verzweigungen „strategische Punkte“. Solche Y-Formen könnten „als Tore in mikroelektronischen Schaltungen dienen“, erläutert Ehlich. Diese Röhren können metallisch leitend oder Halbleiter sein; durch die Einführung von Gitter“defekten“ kann eine halbleitende Röhre nahtlos mit einer metallischen Röhre verbunden werden.

Das, was die Wissenschaftler weltweit und anhaltend an den Nanostrukturen auf Kohlenstoffbasis so fasziniert, ist zum einen die fast unbegrenzte „Verfügbarkeit“ des Kohlenstoffs, zum anderen die Wandelbarkeit der Eigenschaften – als Isolator, Halbleiter, Supraleiter oder Elektronen“fänger“. Kohlenstoffröhrchen können auch Wasserstoffmoleküle speichern und werden daher als „Tanks“ für Brennstoffzellen diskutiert. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Röhrchen mit Atomen oder Molekülen – etwa von Pharmazeutika – zu füllen.