Der kleinste Tausendsassa der Welt

News: Der kleinste Tausendsassa der Welt

Er ist winzig klein, baut sich selbst zusammen und wird bei Hitze, wenn alle anderen auseinander fallen, sogar noch stabiler. Obendrein lässt er sich derart individuell verändern, dass er von der Molekularelektronik bis hin zur Biomedizin einsetzbar ist - ein echter Alleskönner unter den Nanoröhrchen.

Philipp Weis

Auf der einen Seite mögen sie Wasser, auf der anderen mögen sie es nicht. Dennoch sind solche Moleküle alles andere als unentschlossen, sondern wissen vielmehr genau, wie sie sich zu einem funktionalen Ganzen zusammensetzen müssen, um den einzelnen Ansprüchen gerecht zu werden.

Diesen im Prinzip von Seifemolekülen bekannten Effekt nutzten Hicham Fenniri und seine Kollegen von der Purdue University zur Herstellung von Nanoröhrchen. Sie kreierten kleine, bipolare Moleküle, von denen sich stets sechs zu einer Ringstruktur vereinen, bei der die wasserliebenden Seiten nach außen weisen.

Um die wassermeidenden Abschnitte noch besser zu schützen, legen sich anschließend auch die einzelnen Ringe übereinander und ein Nanoröhrchen entsteht. Der Durchmesser dieser Struktur erreicht gerade mal das Tausendstel eines Sandkorns.

Doch die durch Selbstorganisation entstandenen Nanoröhrchen, die sich obendrein auch noch eigenständig korrigieren und dadurch stets fehlerfrei zusammenbauen, machen den Physikern nicht einfach nur das Leben leicht. Sie können noch allerhand mehr, wie die Forscher nun in einer neuen Studie feststellten.

Elektrische Ladungen an der Oberfläche verleihen dem Nanoröhrchen einen umhüllenden elektrostatischen Gürtel, der sie so gut zusammenhält, dass sie selbst bei hohen Temperaturen nicht auseinander fallen. Im Gegenteil: Bei Wärmezufuhr verstärkt sich die hydrophobische Anziehungskraft zwischen den Ringen und macht sie sogar noch stabiler.

Außerdem lassen sie sich scheinbar fast unbegrenzt modifizieren. Denn die Nanoröhrchen bilden zunächst lediglich ein Gerüst, das erst durch zusätzliche Moleküle, die an der Oberfläche ergänzt werden, ihre endgültige Funktion bekommen. Als Ankerpunkte dienen dabei die Ladungen des elektrostatischen Gürtels.

So könnten die Nanoröhrchen beispielsweise darauf abgerichtet werden, bestimmte Aminosäuren aufzuspüren und sich an sie zu heften. In einen menschlichen Körper eingesetzt, könnten sie so ein wertvolles biomedizinisches Instrument zur Diagnose oder Behandlung bestimmter Krankheiten werden.

Fenniri glaubt außerdem, dass das neue Material vor allem durch seine Hitzebeständigkeit von großem industriellen Nutzen sein wird, beispielsweise in der Molekularelektronik oder in photonischen Drähten. So ließe sich aus dem Nanogerüst durch den Anbau photoaktiver Substanzen auch ein energieleitendes Nanoröhrchen machen, das am einen Ende solare Energie aufnimmt und am anderen Ende wieder abgibt.