Saarbrücker Forscher ordnen Nanopartikel wie „Riesen-Atome“ an
20.06.2012 – 15:00
Geordnete Nanopartikel im Elektronenmikroskop in der Durchsicht – Jeder Punkt stellt einen Nanopartikel dar © INM
Wissenschaftler des INM – Leibniz Institut für Neue Materialien haben herausgefunden, dass sich bestimmte Nanopartikel zu Gruppen anordnen, als wären sie Atome. Wie die Atome von Metallen oder Edelgasen bilden sie dabei je nach Anzahl ganz bestimmte Formen. Durch ihren Fund können die Forscher jetzt genau definierte Gebilde aus Nanopartikeln herstellen. Normalerweise bilden Nanopartikel eher ungeordnete, oft ziemlich lockere, fusselige Klumpen. Die Ergebnisse wurden jüngst in der Zeitschrift „Nano Letters“ veröffentlicht.
Die Forscher gehen davon aus, dass dieses unerwartete Verhalten von der Kleinheit der Nanoteilchen herrührt: „Wir nehmen an, dass sich Nanoteilchen mit einer Größe von nur sechs Nanometern ähnlich verhalten, wie Atome: Sie bewegen sich schnell, stoßen aneinander und ziehen sich an“, erklärt Tobias Kraus, Leiter des Programmbereichs Strukturbildung auf kleinen Skalen.
Je nach Anzahl der Nanoteilchen können die Wissenschaftler nun sogar voraussagen, welches dreidimensionale Gerüst die Partikel ausbilden. „Stellen Sie sich vor, dass solche Ansammlungen, sogenannte Cluster, mit 20 Teilchen wie eine Kugel aussehen, während 40 Teilchen sich eher wie ein Würfel anordnen und 60 Teilchen wie eine Pyramide“, erklärt der Materialwissenschaftler und Chemie-Ingenieur.
So lassen sich gezielt Formen herstellen, indem man die Menge der Nanopartikel vor dem Herstellungsprozess festlegt. „Weil Nanopartikel als Kugel andere Eigenschaften haben, als Nanopartikel in Form eines Würfels, können wir mit der Anzahl der Teilchen gezielt Einfluss auf die Eigenschaften nehmen“, sagt Kraus, „Ein eher länglicher Cluster passt beispielsweise durch die Poren eines Filters, obwohl er mehr Partikel enthält als ein kugelförmiger Cluster“.
In Zukunft will das Team verschiedene Partikel in die Cluster einbauen, von denen jedes eine andere Aufgabe hat. Damit sei der erste Schritt zu einer mikroskopischen Maschine getan.
Nina Grenningloh
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