Nanotech-Monorail transportiert Goldnugget

Eine Art Monorail auf Nanoskala hat ein Forscherteam unter Leitung von Adrian Bachtold vom Catalan Institute of Nanotechnology und Centro Nacional Microelectrónica entwickelt.

Mit dem System, bei dem sich eine kurze Kohlenstoff-Nanoröhre entlang einer zweiten, längeren Nanoröhre bewegt, wurde ein winziges Goldpartikel transportiert. Die Technologie dieses Nano-Güterzuges erlaubt beinahe reibungsfreie Bewegung. Diese wird bei der Nano-Monorail durch einen thermischen Gradienten ausgelöst. Auch Wissenschaftler aus der Schweiz und Österreich waren beteiligt.

Die längere Kohlenstoff-Nanoröhre ist nur einen Mikrometer lang und dient praktisch als Schiene für die äußere, kürze Nanoröhre. Letztere kann sich nicht nur wie eine Monorail entlang der Schiene bewegen, sondern auch darum rotieren. Der aktuelle Erfolg des Forscherteams ist der Lastentransport. Den Wissenschaftlern ist es gelungen, mit ihrem System ein winziges Goldteilchen zu bewegen und damit zu zeigen, dass mit Kohlenstoff-Nanoröhren eine Art Güterzug auf der Nanoskala realisierbar ist. Das bringt einen praktischen Vorteil mit sich. „Das Schöne an diesem Gerät ist, dass die Reibung zwischen den beiden Nanoröhren sehr gering ist“, erklärt Bachtold gegenüber NewScientist. Die Oberflächen seien beinahe glatt auf atomarer Ebene.

Als Antrieb für die Nano-Monorail dient ein thermischer Gradient, der durch Stromfluss in der inneren der beiden Nanoröhren ensteht – also eine Wärmeentwicklung in dieser Nanoröhre. „Es ist eine sehr kleine Wärmemenge“, meint der am Projekt beteiligte László Forró vom Institut de Physique de la Matière Complexe des Ecole Polytechnique Federale de Lausanne http://ipmc.epfl.ch gegenüber pressetext. Allerdings werden dabei Temperaturen von über 1.000 Grad Celsius erreicht, warnt Bachtold im Gespräch mit pressetext. „Die große Hitze ist ein Problem beim Transport von Molekülen“, erklärt der Wissenschaftler. Viele Verbindungen zerfallen bei dieser Temperatur. Daher ist ein Forschungsziel, die Wärmeentwicklung weiter zu senken, so Bachtold.

Die Miniaturisierung von mechanischen Geräten ist ein wesentliches Forschungsziel in der Nanotechnologie und etwa für die Entwicklung von Nanorobotern von Bedeutung. Das jetzige Ergebnis ist dabei ein wichtiger Schritt im Bereich der Transportsysteme, um Materialien auf der Nanoebene zielgenau bewegen zu können. Allerdings stehe die Entwicklung noch am Anfang, betonen die Wissenschaftler. Die Forschungsergebnisse wurden am Donnerstag vom Journal Science online veröffentlicht.