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Nanotechnologie: Drahtige Bakterien

Ein schlechter Witz besagt, dass die meisten Mikrocomputer in Asien zusammengesetzt werden, weil Chinesen und Japaner wegen ihrer kleineren Hände besser mit den Bauteilen umgehen können. Wenn an dieser Geschichte ein wahrer Kern sein sollte, dann haben der Physikochemiker Jong-in Hahm und seine Kollegen an der Pennsylvania State University sich offenbar genau die richtigen Mitarbeiter ausgesucht, um Nanoröhrchen zu montieren: Sie lassen den schwierigsten Teil der Arbeit von Bakterien verrichten.

Im Bereich der Milliardstel Meter ist es offenbar einfacher, Nanoröhrchen mit den gewünschten mechanischen und elektrischen Eigenschaften zu produzieren, als sie anschließend zu funktionstüchtigen Schaltungen zu arrangieren. Selbst sie einfach parallel auf einer Oberfläche anzuordnen, bereitet Schwierigkeiten. Hahms Team suchte darum nach einem System, das sich aktiv orientiert und dabei die Nanoröhrchen in Position bringt. Die Wahl fiel schließlich auf das Bakterium Magnetospirillum magnetotacticum. Die kleinen Schräubchen enthalten in ihrem Inneren Kristalle von Eisenoxid, mit deren Hilfe sie den Verlauf der Feldlinien des Erdmagnetfeldes wahrnehmen. In der Natur vermögen sie dadurch Oben und Unten zu erkennen – im Labor sollten sie stattdessen eine hübsche Reihe bilden.

In ihrem Versuch gaben die Forscher Bakterien auf eine Siliziumoberfläche und ließen den Ansatz über Nacht stehen. Ein Teil der Proben befand sich während dieser Zeit in einem schwachen Magnetfeld. Am nächsten Morgen gab es für die Bakterien eine böse Überraschung in Form von destilliertem Wasser – die Dusche ließ ihre Zellen platzen. Zurück blieben die Eisenoxidkristalle, die anschließend als Startpunkte für das Wachstum von Nanoröhrchen dienten. Die Kontrolle mit einem Rasterkraftmikroskop zeigte etwas später, dass in den Proben aus dem Magnetfeld alle Röhrchen schön parallel zueinander lagen, bei den übrigen Ansätzen dagegen kreuz und quer durcheinander.

Das Prinzip funktioniert offensichtlich – so lange man sich mit parallelen Röhrchen zufrieden gibt. Denn auf kompliziertere Formen dürften die Bakterien schwer zu dressieren sein. Und obendrein sind sie eigentlich etwas zu groß für den Auftrag: nämlich einige Millionstel Meter anstelle der gewünschten Milliardstel Meter. Vielleicht sollten die Forscher mal nach asiatischen Bakterien Ausschau halten?
27.04.2005

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 27.04.2005

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