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Materialwissenschaft: Wärmetransport in Molekülketten gemessen

Eine neue Technik ermöglicht es, den Wärmefluss durch Molekülketten im Nanomaßstab präzise zu untersuchen. Anders als in makroskopischen Systemen war dies bislang nicht mit befriedigender Genauigkeit gelungen.

Dana Dlott von der Universität von Illinois und sein Team verankerten zunächst die Enden langer Kohlenwasserstoffketten auf einer Goldoberfläche; dann versahen sie die entgegengesetzten Enden mit Methylgruppen. Im Experiment erhitzten sie die Edelmetallfläche schließlich mit Laserpulsen auf 800 Grad Celsius: Die Wärme übertrug sich und floss durch die Kohlenwasserstoffkette, bis die anfangs geordneten endständigen Methylgruppen sich deutlich zu bewegen begannen, als die Wärme sie erreichte. Mittels eines speziellen Spektroskopieverfahrens maßen die Forscher diesen Zeitpunkt exakt und berechneten aus der benötigten Laufzeit und der darin zurückgelegten Strecke eine Wärmeleitungsgeschwindigkeit von einem Kilometer pro Sekunde.

In der Größenordnung von einzelnen Molekülen versagen die gewöhnlichen Konzepte der Wärmeleitunganalyse. Da geeigneten Meßtechniken wie die hier genutzte Hochgeschwindigkeits-Spektroskopie fehlten, blieben diese Prozesse auf Nanoebene lange Zeit unerforscht. (mp)
10.08.2007

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 10.08.2007

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