Synthetische Nanoröhren und Nanofäden auf Mineralbasis

30.01.2004

Erstmals ist es Wissenschaftlern am Institut für Mineralogie, Kristallographie und Materialwissenschaft der Universität Leipzig gelungen, Nanoröhren und Nanofäden komplexer Metallsulfide auf der Basis von Nanomineralen herzustellen. Auf Grund ihrer variablen strukturellen, chemischen und physikalischen Eigenschaften sollen entsprechende Syntheseprodukte für unterschiedliche Anwendungsbereiche zur Verfügung gestellt werden.

Die neuartigen Nanoröhren und Nanofäden, die auch als "geonische" Materialien bezeichnet werden, sollen in Dicke bzw. Wandstärke nanodimensionale und in der Längsausdehnung möglichst mikrodimensionale Größen aufweisen. Die Verbindungen gehören zur Gruppe halbleitender und weniger häufig auch magnetischer komplexer Sulfide. Sie zeichnen sich kristallstrukturell im wesentlichen durch Ketten und Blöcke mit unterschiedlichen Metallordnungen aus, die die physikalischen Eigenschaften beeinflussen.

Wie der Projektleiter Prof. Dr. Klaus Bente mitteilt, beruht die Arbeitsstrategie auf bisherigen Forschungsergebnissen extrem seltener natürlicher Nanofäden. Für die Synthese entsprechender Nanoröhren und zu Mikroringen verwobener Nanofäden werden Ausgangsmaterialien synthetischer Vorprodukte und von Mineralen eingesetzt. Sie werden chemisch hochauflösend, mittels Röntgenbeugungsmethoden und der Elektronenmikroskopie sowie hinsichtlich ihrer physikalischen und insbesondere Quanteneffekte untersucht.

Die Forschungsarbeiten am Institut für Mineralogie werden innerhalb der DFG-Forschergruppe "Architektur von nano- und mikrodimensionalen Strukturelementen" (Sprecher: Prof. Dr. Marius Grundmann) durchgeführt, in der Spezialisten aus der anorganischen Chemie, der Experimentalphysik, der Mineralogie, dem Leibnitz Institut für Oberflächenmodifizierung (IOM) sowie aus dem Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften kooperieren. Die Forschergruppe widmet sich unterschiedlichen Materialien wie Silizium (Si), Siliziumoxid (SiO2), Perowskiten (Metalloxide mit besonderer Zusammensetzung und Kristallstruktur), sogenannte AIII-BV-Verbindungen, Zinkoxid (ZnO) und Mineralanaloga wie der zu den Sulfosalzen zählende Kylindrit.

Gemeinsames Ziel ist es, Nanofäden und Nanoröhren durch Herstellung von 2- und 3-dimensionalen Architekturen in der Optoelektronik, Sensorik, Photovoltaik sowie in Transistoren und Resonatoren einzusetzen. Für diese Bereiche sollen die genannten Nanomaterialien maßgeschneidert werden.

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