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Selbstorganisation: Atomdicke Nanodrähte mit Diamanthülle

Dünner geht es vermutlich nicht: Kupfer und Schwefel bilden einen elektrisch leitenden Draht, geschützt von einer Isolierschicht aus Nanodiamanten.
Künstlerische Darstellung eines Drahtes, der aus roten und gelben Kugeln besteht, umgeben von Balkendarstellungen des Adamantans. Das ist inkonsistent und potenziell verwirrend.Laden...

Einen nur drei Atome starken Nanodraht, der sich selbsttätig zusammenbaut, hat ein Forscherteam um Hao Yan vom Stanford Institute for Materials and Energy Sciences entwickelt. Die elektrisch leitende, nahezu eindimensionale Struktur besteht aus abwechselnden Dreiringen aus Kupfer und Schwefel, umgeben von einer Schale aus dicht gepackten Adamantan-Molekülen. Adamantan ist der kleinste Vertreter der Diamantoide, in denen Kohlenstoff ein Diamantgitter bildet, und es übernimmt beim Zusammenbau eine entscheidende Rolle: Die Anziehung zwischen den Molekülen ist ähnlich stark wie zwischen den Atomen des Drahts, so dass keine Komponente der anderen ihren bevorzugten Aufbau aufzwingen kann.

Die Hauptbestandteile des Drahts sind modifiziertes Adamantan, das eine schwefelhaltige chemische Gruppe trägt, und Kupferionen in einer Lösung. Gibt man beide Bausteine zusammen, reagieren sie chemisch zu der gewünschten Form: Kupfer und Schwefel lagern sich im Zentrum zu einem elektrisch leitenden Draht zusammen, während die Außenhülle die extrem dünne Struktur isoliert und stabilisiert. Schwefel und Kupfer bilden chemische Bindungen aus, während die Diamantoide durch ungewöhnlich starke Kräfte zwischen den Moleküloberflächen aneinanderhaften. Die Methode funktioniert nach Angaben des Forschers deswegen, weil diese Kräfte sehr ähnlich sind: Würden Metall und Schwefel fester binden, entstünden unregelmäßige atomare Cluster; wären die Bindungen zwischen den organischen Molekülen in der Übermacht, würde sich vermutlich ein dreidimensionaler Kristall bilden.

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