Nanoröhrchen nach Größen sortieren

Erstmals lassen sich Halbleiter-Nanoröhrchen in größeren Mengen automatisch nach ihrem Durchmesser sortieren.

Houston (USA) - Die Methode aus den USA macht ein effizientes Verarbeiten der einwandigen Röhrchen im großen Maßstab erst möglich. Bisher war es nur möglich gewesen, die Röhrchen, die nach der Herstellung in wilder Mischung vorliegen, mit einem aufwändigen Verfahren in metallisch und halbleitend zu trennen. Die Forscher veröffentlichten ihre Arbeit im Fachblatt "Journal of the American Chemical Society".

Mithilfe der neuen Sortiermethode dürfte man künftig die gewünschten Nanoröhrchen-Größe direkt aus der Herstellungslösung ziehen, um sie in elektronischen Schaltkreisen zu verarbeiten, sagen die Forscher um Howard Schmidt, Professor an der Rice University. Die Experten am dortigen Carbon Nanotechnology Laboratory arbeiten mit Dielektrophorese, bei der Teilchen in einem elektrischen Feld in verschiedene Richtungen gezogen werden. Sie konstruierten in einer engen Kammer durch die Anordnung von Mikroelektroden ein stark inhomogenes elektrisches Feld. Dann pumpten sie mit einer Spritze eine Lösung hinein, die metallische und halbleitende Nanoröhrchen in verschiedenster Größe enthielt. Nach Anschließen einer Gleichstromquelle zog das Feld die metallischen Röhrchen in Richtung Elektroden, während die Halbleiterröhrchen in der Lösung verblieben. Erstere haben eine größere, letztere eine kleinere dielektrische Konstante als die umgebende Lösung.

Doch auch die halbleitenden Röhrchen verschoben ihre Position geringfügig: Jene mit großem Durchmesser haben eine etwas größere dielektrische Konstante als jene mit kleinem Durchmesser, so dass letztere näher an die Elektroden heranwanderten. Nun wollen die Forscher ihr System optimieren, so dass das Sortieren künftig vollautomatisch ablaufen kann.

Einwandige Kohlenstoffnanoröhren (SWNT) gelten als Grundstein künftiger elektronischer Schaltungen, die Nanometergröße mit enormer Schaltgeschwindigkeit kombinieren. Sie bestehen aus aufgerollten Grafitschichten und sind entweder metallisch oder halbleitend, je nachdem, in welcher Richtung sie aufgerollt sind, und lassen sich als Leiter beziehungsweise als Transistoren einsetzen. Die halbleitenden Röhrchen haben je nach ihrem Durchmesser und ihrer Struktur unterschiedlichste elektronische und optische Eigenschaften, da der Durchmesser die Energie- oder Bandlücke des Halbleiters bestimmt.