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Nano-Chamäleons
In den USA ist eine faszinierende nanotechnologische Entdeckung gelungen: Ein Forscherteam an der Rice University im texanischen Houston konnte zeigen, wie starke Magnetfelder winzige Nanoröhrchen aus Kohlenstoff dazu bringen, zwischen leitenden und halbleitenden Eigenschaften hin und her zu wechseln. In Zukunft könnten damit völlig neue Anwendungen in der Mikro- und Nanotechnologie möglich werden.
Thomas Searles und Junichiro Kono vor ihrem Magnet-Experiment © RIce University
Tausendmal dünner als ein menschliches Haar können Nanoröhrchen aus Kohlenstoff elektrischen Strom weit besser leiten als Kupferdrähte. Diese typisch metallische Eigenschaft kann mit starken Magnetfeldern auf Wunsch ausgeschaltet werden. Wie Physiker von der amerikanischen Rice University in der Zeitschrift "Physical Review Letters" berichten, konnten sie die vielseitigen Nanopartikel mehrfach reversibel zwischen Leiter und Halbleiter hin und her schalten.
"Wenn man ein magnetisches Feld anlegt, öffnet sich eine Bandlücke und
das Röhrchen wird zum Isolator", erklärt Physiker Junichiro Kono die
Ursache für die überraschenden Schalteigenschaften. Je breiter eine
Bandlücke ist, desto schlechter können Materialien elektrischen Strom
leiten. Verantwortlich für diese Reaktion auf ein magnetisches Feld ist
ein quantenphysikalisches Phänomen: der so genannte
Aharonov-Bohm-Effekt, bei dem elektrisch geladene Teilchen wie
Elektronen mit dem Magnetfeld in Wechselwirkung treten.
Viele neue Anwendungen für Schaltkreise, aufbauend auf solch variablen
Nanoröhrchen, ließen sich in Zukunft vorstellen.
Jedoch sind die zum Schalten nötigen Magnetfelder mit etwa 35 Tesla
zehnmal so stark wie bei einer Kernspinaufnahme. Nur wenige Anlagen
existieren weltweit, um solche Magnetfelder überhaupt zu erzeugen.
Dennoch zeigt dieses Ergebnis, dass trotz intensiver Forschung noch
immer nicht alle Eigenschaften von Nanoröhrchen aus Kohlenstoff
entdeckt und verstanden sind.
Quelle: Wissenschaft aktuell
Die Originalarbeit findet sich unter: http://prl.aps.org/abstract/PRL/v105/i1/e017403
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