Nanoblume

Zerbrechlich sieht sie aus, diese Rose – und das ist sie auch, obwohl sie Menschen ohne technische Hilfe überhaupt nicht sehen könnten. Denn sie besteht aus einem Bariumkarbonat-Silikat-Kristallkomplex (BaCO₃-SiO₂) im Nanomaßstab, dessen Wachstum gezielt von Forschern um Wim Noorduin von der Harvard University in Cambridge gesteuert wurde.

Bislang vollzog sich derartiges Kristallwachstum im Labor entweder recht chaotisch oder stur in eine oder zwei Richtungen. Doch komplexere Gebilde ließen sich nur schwer züchten. Aber schon mit Hilfe einfacher chemischer und physikalischer Faktoren beeinflussten die Wissenschaftler, welche Nanoblumen sie heranziehen konnten – je nachdem ähnelte ihr Gebilde Rose, Veilchen oder Tulpen, die einzeln oder in ganzen Beeten standen.

Dazu lösten sie Bariumchlorid und Natriumsilikat im Wasser und leiteten Kohlendioxid ein. Dadurch lagern sich zuerst Bariumkarbonatkristalle ab, wodurch der pH-Wert sinkt und die Reaktion vorerst aufhört. Stattdessen fällt Silikat aus, wodurch das Milieu wieder alkalischer wird und sich erneut Bariumkarbonat bildet: Schicht um Schicht wächst eine Struktur beider Minerale heran.

Um die gewünschten Blumenformen zu erzielen, pumpten sie beispielsweise das Kohlendioxid stoßartig in die Lösung, so dass sich je nach Ansatz Rippeln oder breite Blätter bildeten. Zusätzliche pH-Gradienten steuerten die Wuchsrichtung oder sorgten für Krümmungen und Rollen. Am Ende standen dann filigrane Blumen ganz nach dem Vorbild der Natur (die Farben sind allerdings nachträgliche Einfärbungen der Elektronenmikroskopbilder.).