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Nanotube

Wie Kohlenstoff-Nanoröhren knospen

Kohlenstoff-Nanoröhren besitzen außergewöhnliche Eigenschaften - entsprechend viele Experimente werden damit durchgeführt. Während die Außenseite dieser Nanotubes bereits in chemische Reaktionen involviert werden konnte, galt die Innenseite bisher als reaktionsträge.

Chemie 16.08.2011

Forschern ist es nun erstmals gelungen, eine chemische Reaktion mit der Innenwand ablaufen zu lassen. Dabei entstehen Nano-Knospen, die auch Anwendungsperspektiven bieten, wie der an der Studie beteiligte Physiker Jannik Meyer von der Uni Wien gegenüber der APA betonte.

Die Studie:

"Reactions of the inner surface of carbon nanotubes and nanoprotrusion processes imaged at the atomic scale" von Thomas W. Chamberlain und Kollegen ist in "Nature chemistry" erschienen.

Mikroskopische Reagenzgläser

Kohlenstoff-Nanoröhren bestehen nur aus Kohlenstoff (C), wobei die C-Atome in einer wabenartigen Struktur in Sechsecken angeordnet sind. Die Röhren können einen Durchmesser von weniger als einem bis zu 50 Nanometer (ein Nanometer ist der Millionste Teil eines Millimeters) aufweisen, es gibt sie ein- und mehrwandig.

Als mikroskopisches Reagenzglas wurden Nanotubes schon verwendet, wobei chemische Reaktionen in den Röhrchen abliefen, erklärte Jannik Meyer von der Arbeitsgruppe Nanostrukturierte Materialien der Uni Wien, der die Arbeit noch an seiner früheren Arbeitsstätte, der Universität Ulm, in Kooperation mit Wissenschaftlern der Universität Nottingham durchgeführt hat.

Die Kohlenstoff-Atome der Nano-Röhren waren dabei allerdings nicht involviert. Nun ist den Wissenschaftlern erstmals eine chemische Reaktion mit der Wand von innen gelungen, und zwar mit Hilfe eines Moleküls aus einem Atom des Metalls Rhenium und zwei Kohlenstoffatomen.

Mögliche Anwendungen der Nano-Knospen

Ö1-Sendungshinweis:

Die Unesco hat 2011 zum Internationalen Jahr der Chemie ausgerufen. Auf science.ORF.at erscheinen laufend Artikel zum Thema. Auch Radio Österreich 1 widmet dem Jahr der Chemie einen Schwerpunkt.

Sobald dieses Molekül an einer Stelle der Innenwand bindet, beginnt dort die wabenartige Struktur der Röhre aufzubrechen. Aus der Umgebung werden weitere Kohlenstoffatome gebunden und es bildet sich eine Knospe, die sich wiederum schließt, aber als dauerhafte Ausbuchtung bestehen bleibt. Die Wissenschaftler konnten diesen Prozess mit Hilfe eines hochauflösenden Transmissions-Elektronenmikroskop auf atomarer Skala sichtbar machen.

Es gibt bereits einige Ideen, wie man diese Ausknospungen nutzen könnte. Laut Meyer weisen die Ausstülpungen an der Außenseite eine höhere chemische Reaktivität auf, man könnte also dort weitere chemische Gruppen anhängen. Die Knospen würden zudem einen Quantenpunkt in dem Nanoröhrchen bilden, also lokal eine Stelle mit anderer elektronischer Struktur.

Und schließlich hätten die Röhrchen den Nachteil, dass man sie kaum festhalten kann, sie rutschen extrem leicht - auch wenn man sie in ein Composit-Material, etwa einen Kunststoff, einbauen will. Die Knospen könnten in diesem Fall als Anker dienen, der die Röhren an Ort und Stelle hält.

science.ORF.at/APA

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