August 2010, Nr. 17
CAMPUS
Schema von einzelnen Nanokristallen, die durch Selbstorganisation in zweidimensionale Strukturen verschmelzen, Foto: Christian Klinke/Universität Hamburg
Kontakt:
Prof. Dr. Horst Weller
Institut für Physikalische Chemie
Universität Hamburg
t. 040.4 28 38-34 63
e. weller-at-chemie.uni-hamburg.de
Jun.-Prof. Dr. Christian Klinke
Institut für Physikalische Chemie
Universität Hamburg
t. 040.4 28 38-82 10
e. klinke-at-chemie.uni-hamburg.de
Der Science-Beitrag ist nachzulesen unter
www.sciencemag.org
Neue Nanostrukturen entwickelt: Organische Moleküle rufen Nanoteilchen zur Ordnung
Die Gruppe um Prof. Dr. Horst Weller, Jun.-Prof. Dr. Christian Klinke von der Universität Hamburg und Dr. Beatriz H. Juarez (Forschungszentrum IMDEA NANOSCIENCE, Madrid) hat einfache Nanoteilchen dazu gebracht, sich zu zweidimensionalen Kristallen zusammenzufinden.
„Wir können jetzt flächige Nanostrukturen erzeugen, in denen sich Elektronen frei bewegen können. Das ist ein großer Fortschritt im Vergleich zu den bislang eingesetzten punktförmigen Nanostrukturen“, so Prof. Horst Weller vom Institut für Physikalische Chemie der Universität Hamburg. „Das Besondere daran ist, dass Stoffe aus Nanostrukturen damit deutlich leitfähiger werden als bisher.“ Das sei beim Einsatz von Nanostrukturen in elektrischen Bauelementen von großer Bedeutung.
Wie Materie sich selbst organisiert
Vorbild für die neue Methode sind Mechanismen der Kristallisation und Organisation von Materie in der Natur: Vor einigen Jahren hatten Wissenschaftler Erstaunliches bei Mikroorganismen beobachtet. Diese speichern Eisen, indem es sich in Form von Nanopartikeln zu stäbchenförmigen Strukturen zusammenfügt. Der damals entdeckte Mechanismus der orientierten Zusammenlagerung („oriented attachment“) ist eine wichtige Grundlage für die aktuellen Erkenntnisse des deutsch-spanischen Wissenschaftlerteams zur Selbstorganisation von Materie.
„Anfangs liegen punktförmige individuelle Nanopartikel vor. Wir machen uns organische Moleküle auf der Oberfläche der Kristalle zunutze. Sie rufen die Nanopartikel zur Ordnung und bringen sie in die gewünschte Schichtstruktur“, so Prof. Christian Klinke.
Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts
Auf dem Gebiet der Nanotechnologie, einer Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts, wird weltweit intensiv geforscht. Nanostrukturen sind für Wissenschaft und Industrie interessant, weil Stoffe gezielt mit gewünschten Eigenschaften ausgestattet werden können.
Anwendungsmöglichkeiten von Nanokristallen sind effiziente Leuchtdioden, Solarzellen, neuartige Sensoren, Photodetektoren zum Erzeugen von elektrischen Signalen und flexible Transistoren. Auch in der Medizin findet Nanotechnologie zunehmend Anwendung. Beispielsweise werden speziell entwickelte Nanoteilchen in den Körper eingeschleust, um Tumore mittels Kernspintomographie (MRT) sichtbar zu machen.
„Wir können jetzt flächige Nanostrukturen erzeugen, in denen sich Elektronen frei bewegen können. Das ist ein großer Fortschritt im Vergleich zu den bislang eingesetzten punktförmigen Nanostrukturen“, so Prof. Horst Weller vom Institut für Physikalische Chemie der Universität Hamburg. „Das Besondere daran ist, dass Stoffe aus Nanostrukturen damit deutlich leitfähiger werden als bisher.“ Das sei beim Einsatz von Nanostrukturen in elektrischen Bauelementen von großer Bedeutung.
Wie Materie sich selbst organisiert
Vorbild für die neue Methode sind Mechanismen der Kristallisation und Organisation von Materie in der Natur: Vor einigen Jahren hatten Wissenschaftler Erstaunliches bei Mikroorganismen beobachtet. Diese speichern Eisen, indem es sich in Form von Nanopartikeln zu stäbchenförmigen Strukturen zusammenfügt. Der damals entdeckte Mechanismus der orientierten Zusammenlagerung („oriented attachment“) ist eine wichtige Grundlage für die aktuellen Erkenntnisse des deutsch-spanischen Wissenschaftlerteams zur Selbstorganisation von Materie.
„Anfangs liegen punktförmige individuelle Nanopartikel vor. Wir machen uns organische Moleküle auf der Oberfläche der Kristalle zunutze. Sie rufen die Nanopartikel zur Ordnung und bringen sie in die gewünschte Schichtstruktur“, so Prof. Christian Klinke.
Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts
Auf dem Gebiet der Nanotechnologie, einer Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts, wird weltweit intensiv geforscht. Nanostrukturen sind für Wissenschaft und Industrie interessant, weil Stoffe gezielt mit gewünschten Eigenschaften ausgestattet werden können.
Anwendungsmöglichkeiten von Nanokristallen sind effiziente Leuchtdioden, Solarzellen, neuartige Sensoren, Photodetektoren zum Erzeugen von elektrischen Signalen und flexible Transistoren. Auch in der Medizin findet Nanotechnologie zunehmend Anwendung. Beispielsweise werden speziell entwickelte Nanoteilchen in den Körper eingeschleust, um Tumore mittels Kernspintomographie (MRT) sichtbar zu machen.
PM