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Nanotechnologie: Eine Trommel fürs Nanoorchester

Graphen-TrommelLaden...
Paul McEuen von der Cornell-Universität und seine Kollegen haben eine winzige Trommel gebaut. Dazu "spannten" sie zweidimensionale Graphitschichten über einen Rahmen aus Siliziumdioxid. Durch Laserlicht oder das Anlegen einer elektrischen Spannung über eine Gold-Elektrode konnten sie das zum Teil nur eine Lage dünne Graphen-"Fell" zum Schwingen bringen.

Schema der Graphen-TrommelLaden...
Schema der Graphen-Trommel | Schema der Graphen-Trommel: Die Kohlenstoff-Schicht liegt auf einer Gold-Elektrode auf, mit deren Hilfe die Forscher das "Trommelfell" in Schwingung versetzen können. Ein Laser registriert die Bewegung.
Hochreiner Graphit besteht aus aneinander gesetzten Sechsringen aus Kohlenstoff, die im Abstand von 0,3 Nanometern übereinander gestapelt sind und nur durch Van-der-Waals-Kräfte zusammengehalten werden. Diese Schichten schälten die Forscher ab, indem sie mit dem Material über Siliziumdioxid-Blöcke strichen, in die sie zuvor mikrometerbreite Furchen geätzt hatten. Mit Hilfe der Raman-Spektroskopie bestimmten sie die Dicke der Schichten über den Hohlräumen und konnten so feststellen, dass ihnen in manchen Fällen tatsächlich eine Einzellage gelungen war.

Elektronenmikroskopische AufnahmeLaden...
Elektronenmikroskopische Aufnahme | Eingefärbte rasterelektronenmikroskopische Aufnahme der Graphen-Trommel: Das kleine Bild zeigt eine Schemazeichnung des Resonators.
Die Trommelfelle schwangen mit Frequenzen von einem bis 170 Megahertz – zum Vergleich: Der Mensch hört im Bereich von 18 bis 18 000 Hertz. Bei den dünnsten Schichten betrug die Frequenz mehr als das Zehnfache des theoretisch erwarteten Wertes, was die Forscher auf die Spannung in der Graphenlage zurückführen, die beim Abstreichen gedehnt auf der Unterlage haften bleibt. Lange dachte man, dass sich Graphen-Einzelschichten sofort zu Nanoröhrchen aufrollen würden. Erst 2004 war es gelungen, Graphen-Folien herzustellen. (af)
27.01.2007

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 27.01.2007

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