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News: Nasen im Nanoformat

Nach Nano-Füllhaltern und Nano-Pinzetten haben Wissenschaftler nun eine etwas bodenständigere Anwendung für das neue Lieblingskind der Chemiker, Nanoröhren aus Kohlenstoff, gefunden. Mit der zylindrischen Variante der Fullerene können anscheinend Ammoniak und Stickstoffdioxid in der Luft nachgewiesen werden. Die beiden Verbindungen sind als Treibhausgase und Beteiligte am Sauren Regen verrufen.
Die Konzentrationen von Stickstoffdioxid und Ammoniak in der Atmosphäre werden ständig überwacht, da diese Gase zum Treibhauseffekt und Sauren Regen beitragen. Auch bei Kohlekraftwerken gehören die Werte zum ständigen Meßprogramm, da sie die Effizienz von Filtersystemen zur Entfernung von Umweltschadstoffen anzeigen.

Die zur Zeit üblichen Meßeinrichtungen jedoch sind teuer, schlecht transportierbar oder benötigen hohe Temperaturen. Die Arbeitsgruppe um Hongjie Dai von der Stanford University hat nun ein Verfahren entwickelt, mit dem diese Probleme vielleicht gelöst werden können. Sie entwickelten den Prototyp eines Sensors aus Kohlenstoff-Nanoröhren (New Scientist vom 25. Dezember 1999).

Die Wissenschaftler fanden heraus, daß sich in Anwesenheit von Stickstoffdioxid der Stromfluß in den Nanoröhren verstärkt, während er bei Ammoniak zurückgeht. Über die Ursache dieser Veränderungen sind sie sich noch nicht sicher. Dai meint, daß die Gasmoleküle eventuell Elektronen abgeben oder aufnehmen und so den elektrischen Widerstand der Nanoröhren verändern.

Der von den Forschern entwickelte Prototyp besteht aus Nanoröhren mit Anschlußdrähten an beiden Seiten. Anders als heute gängige Sensoren arbeiten diese bei Raumtemperatur und sind günstig herzustellen. Außerdem sind sie mit drei Mikrometern Länge so klein, daß sie auf einen Mikrochip passen – und so überall einfach einzusetzen sind.

"Das wäre extrem praktisch", meint Iris Anderson vom Virginia Institute of Marine Science in Gloucester Point. "Ammoniak ist wirklich sehr schwer zu messen, und es stellt ein wachsendes Problem dar." Auch William Linak von der amerikanischen Umweltbehörde Environmental Protection Agency in North Carolina begrüßt die Neuentwicklung, da Stickstoffdioxidmessungen sehr wertvoll, aber sehr schwer durchzuführen sind. "Ein neues System wäre wundervoll", sagt er.

Die neuen Sensoren weisen im Moment noch ein paar Nachteile auf, wie zum Beispiel eine recht lange Erholungszeit: Erst zwölf Stunden nach der Exposition können sie erneut eingesetzt werden. Dais Arbeitsgruppe untersucht daher intensiv die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Röhrchen, um sie entsprechend zu verbessern.

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