Erdnussförmige Nanogebilde

Winzige Eicheln, die paarweise zu Mini-Erdnüssen verschmelzen – japanischen Forscher ist es gelungen, erdnussförmige Nanopartikel herzustellen, die aus zwei verschiedenen schwefelhaltigen Substanzen zusammengesetzt sind: Die beiden Enden der „Erdnüsse“ bestehen aus Palladiumsulfid, die Mitte aus Cobaltsulfid, wie die Wissenschaftler um Toshiharu Teranishi in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten.

Anders als bei „normalgroßen“ Körnchen entscheiden bei anorganischen Partikeln im Nanomaßstab strukturelle Charakteristika, wie Form und Größe, ganz maßgeblich über die physikalischen und chemischen Eigenschaften dieser winzigen Gebilde. Entsprechend hoch ist das Interesse an Verfahren, mit denen solche Partikel kontrolliert hergestellt werden können.

Besonders interessant wird es, wenn Nanopartikel aus zwei verschiedenen Substanzen bestehen sollen, etwa um zwei verschiedene Funktionalitäten, z.B. Lumineszenz und Magnetismus, in einem Körnchen zu vereinen. Bisherige Synthesewege ergaben entweder ein zufälliges, ungeordnetes Gemisch oder definierte Kern-Schale-Strukturen, bei denen die eine Substanz gleichmäßig auf Kerne aus der anderen Substanz aufwächst. Vor wenigen Jahren gelang es einem Team um Teranishi dann aber, Partikel mit einer ungleichmäßigen Verteilung zweier Substanzen, Palladiumsulfid und Cobaltsulfid, zu synthetisieren. Winzige, nur wenige Nanometer messende Körnchen aus nichtkristallinem Palladiumsulfid dienen dabei als Kristallisationskeime für kristallines Cobaltsulfid. Haben sich erst einmal einige Cobaltsulfid-Teilchen auf dem Keim niedergeschlagen, ist dies die bevorzugte Stelle für weiteres Kristallwachstum, der Cobaltsulfid-Kristall wächst dadurch seitlich auf das Palladiumsulfid-Körnchen auf. Dabei entstehen eichelförmige Gebilde, deren eines Ende aus Palladium- und deren anderes Ende aus Cobaltsulfid besteht.

Nun geht das japanische Team noch einen Schritt weiter: Werden die Bedingungen richtig gewählt, lassen sich diese winzigen „Eicheln“ dazu bringen, paarweise zu aggregieren. Dabei wachsen die kristallinen Cobaltsulfid-Seiten der Eicheln regelrecht zusammen zu einem durchgängigen Kristallgitter. Es entstehen längliche, taillierte Partikel, deren Form an eine Erdnuss erinnert.

Angewandte Chemie: Presseinfo 08/2007

Autor: Toshiharu Teranishi, University of Tsukuba (Japan), http://www.chem.tsukuba.ac.jp/teranisi/member-e.html

Angewandte Chemie 2007, 119, No. 10, 1743-1745, doi: 10.1002/ange.200603865

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