Das Abbild kleinster Strukturen

04.03.2009 - Deutschland

Prof. Dr. Janina Maultzsch, Professorin an der TU Berlin, untersucht Quanteneffekte an Kohlenstoff-Nanoröhren. "Wir wollen mit Hilfe von Nahfeldspektroskopie die räumliche Auflösung optischer Methoden, insbesondere der Ramanspektroskopie, so verbessern, dass man kleinste Strukturen abbilden kann", beschreibt sie ihr Forschungsinteresse. Feinste Kohlenstoffröhren und nur eine Atom-Lage dünne Kohlenstoff-Gitter sind aus mehreren Gründen interessant für die Wissenschaftler: Sie besitzen außergewöhnliche elektronische Eigenschaften mit Anwendungsmöglichkeiten in der nanoelektronischen Technologie. Das Material ist extrem leicht, dennoch äußerst stabil und eignet sich demzufolge hervorragend, andere Materialien zu verstärken. Und nicht zuletzt sind solche Nanostrukturen für die Grundlagenforschung spannend, weil nicht mehr allein die chemische Zusammensetzung die Eigenschaften bestimmt, sondern vor allem die Größe und Form der Strukturen.

Was sind Kohlenstoffnanoröhren?

Eine Kohlenstoffnanoröhre (Nanotube) ist ein Gitter aus Kohlenstoffatomen, das zu einer Röhre aufgerollt ist. Vorstellbar auch als aufgerollte Graphitschicht. Die Atome sind in dem Gitter wabenförmig angeordnet. Die Nanotubes können bis zu mehreren Zentimetern lang sein und haben einen Durchmesser von etwa einem Nanometer. Das Besondere dieser Nanotubes ist, dass sie, je nachdem wie sie gewickelt werden, ihre physikalischen, mechanischen, optischen, chemischen und elektronischen Eigenschaften ändern. Hinsichtlich ihrer elektronischen Eigenschaften können sie dann leitenden oder halbleitenden Charakter haben. Ihre Leitfähigkeit kann die von Kupfer um das Tausendfache übertreffen. Aufgrund dieser veränderbaren Eigenschaften können aus den Nanotubes neue Materialien "kreiert" werden - wie härtere Metalle, hitzebeständigere Keramiken, leitfähige Kunststoffe. In der Autoindustrie zum Beispiel lassen sich durch Beimischen dieser Kohlenstoffnanoröhren kratzfeste Lacke oder beschlagfreie Rückspiegel herstellen. Aber auch in der Gentherapie kommen sie zur Anwendung. Dort werden sie zum Einschleusen gesunder Gene in kranke Zellen genutzt.

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