Fast sortenrein: Nanoröhrchen für die Chips der Zukunft

Erstmals können Physiker metallisch-leitende Nanoröhrchen mit einer Reinheit von über 90 Prozent herstellen

Metallische Nanoröhrchen
Metallische Nanoröhrchen

Columbus/Louisville (USA) - Für kleinere, schnellere und stromsparende Chips der Zukunft sucht die Halbleiterindustrie nach geeigneten Nachfolgern für Silizium. Winzige Nanoröhrchen aus Kohlenstoff bieten sich dafür an, können sie Strom doch viel besser leiten als jeder Kupferdraht. Doch es gibt ein Problem: Bei der Synthese von Nanoröhrchen entsteht immer ein Gemisch aus leitenden und halbleitenden Varianten. Aber mit einem neuen Verfahren, das amerikanische Forscher nun in der Zeitschrift "Science" vorstellen, könnte dieses Kardinalproblem der Nanoröhrchenforschung seiner Lösung nahe sein.

"Wir haben 91 Prozent Ausbeute für metallische Nanoröhrchen erreicht", sagt Avetik R. Harutyunyan vom Honda Forschungszentrum in Columbus, Ohio. Zusammen mit Kollegen der Purdue University und der University of Louisville fand er in der heißen Gaswolke, aus der sich Kohlenstoffatome zu den begehrten Röhrchen zusammenlagern, den Schlüssel zu einer fast sortenreinen Synthese. Nach vielen Versuchen erkannten die Wissenschaftler, dass das Edelgas Helium zusätzlich zum Methan die Bildung von metallisch-leitenden Röhrchen begünstigt. Den Grund dafür fanden sie in der kantigen Struktur winziger Eisenpartikel, auf denen sich die Kohlenstoffatome nach und nach zu den Röhrchen zusammen setzen.

Ihre Analysen zeigten auch, dass Wasserdampf in der etwa 800 Grad heißen Atmosphäre eine Rolle bei der Röhrchenzucht spielte. Doch welche Aufgabe den Wassermolekülen zukam, wissen sie bisher noch nicht. So bestehen nun berechtigte Hoffnungen, dass schon bald die völlig sortenreine Produktion von metallisch-leitenden Nanoröhrchen gelingen könnte. Aufwendige Sortierprozesse nach der Herstellung würden damit überflüssig.

Sobald diese Hürde genommen werden sollte, ist ein erneuter Entwicklungsboom mit den vielseitigen Nanoröhrchen nicht ausgeschlossen. Werden sie schon heute zur Optimierung von Kompositmaterialien beispielsweise in der Sport- und Automobilindustrie eingesetzt, werden sie sich dann einen festen Platz in der Chipbranche erobern können.