Um Nanodrähte herzustellen, nutzen sie oft Materialien mit Poren im Nanomaßstab, in deren Hohlräume sie Metall für Drähte elektrochemisch abscheiden. Eine solche Maske erinnert an Schweizer Käse, nur dass die Löcher sehr viel regelmäßiger angeordnet und ähnlich groß sind. Die Kunst liegt darin, eine derartige Schablone von entsprechend hoher Güte anzufertigen. Thomas Thurn-Albrecht, Thomas Russell und ihre Kollegen von der University of Massachusetts haben eine neue Methode entwickelt, eine Maske mit einer sehr periodischen Lochstruktur zu versehen (Science vom 15. Dezember 2000).

Als Ausgangsmaterial dienten dem Team so genannte Diblockcopolymere, also Makromoleküle, bestehend aus chemisch unterscheidbaren "Blöcken" – in diesem Fall Polystyrol und Polymethylmethacrylat (PMMA). Durch Selbstorganisation – spontane Entstehung regelmäßiger Strukturen – bilden sich in einem Film aus diesem Material bereits kleine Nanozylinder aus PMMA. Die Forscher erhitzten eine ein Mikrometer dicke Schicht aus dem Stoff für mehrere Stunden auf 165 Grad Celsius und legten gleichzeitig ein elektrisches Feld senkrecht zur Oberfläche an. Dies führte dazu, dass sich die Zylinder entlang der Feldlinien ausrichteten und so eine regelmäßige Struktur ausbildeten. Die PMMA-Zylinder saßen dabei jeweils auf den Ecken eines Sechsecks.

Anschließend bestrahlten die Wissenschaftler den Film mit ultraviolettem Licht. So zerstörten sie zwar die PMMA-Struktur der Zylinder, dafür vereinigte sich das umgebende Polystyrol zu einem dichten Geflecht über den ganzen Film. Die PMMA-Reste entfernten die Wissenschaftler anschließend mit einem chemischen Lösungsmittel. Übrig blieb ein transparenter Polystyrolfilm mit gleichmäßig verteilten, dicht gepackten Poren, die einen Durchmesser von 14 Nanometer haben und die Schicht von oben bis unten durchziehen.

In diese Röhren konnten die Forscher nun Cobalt elektrochemisch abscheiden und so sauber geordnete Cobaltdrähte mit einem Durchmesser von gerade mal 14 Nanometern herstellen. Nach Ansicht der Wissenschaftler könnte das poröse Material aber auch dazu dienen, andere geordnete Strukturen im Bereich von Nanometern anzufertigen. Auch wäre eine Anwendung als Nanoreaktor denkbar, hier würden die Poren mit Katalysatoren für chemische Reaktionen gefüllt. Die Dichte der Cobaltdrähte ist jedenfalls rekordverdächtig. Würde es auf technischem Wege gelingen, einzelne Drähte magnetisch wie einen Kompass auszurichten und den Zustand später wieder auszulesen, so könnten sie jeweils als ein Bit dienen. Die Speicherdichte eines solchen Materials würde bei einem Terrabit pro Quadratzoll liegen: Damit ließen sich 25 Videos in digitaler Qualität auf der Fläche eines ein Mark-Stücks speichern.

Siehe auch

• Spektrum Ticker vom 1.9.2000
  "Kunststoffkäfige für Nanoteilchen"
  (nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
  
• Spektrum Brennpunkt-Thema vom 4.5.1999
  "Magnetspeicher weisen den Weg"