Nanotubes

Nanotubes
Animation einer Kohlenstoffnanoröhre
Struktur eines Kohlenstoff-Nanoröhren-Feldeffekttransistors (CNTFET), Objekt der Forschung

Nanoröhren (auch: Nanotubes) sind Röhren, deren Durchmesser kleiner ist als 100 Nanometer; typischerweise beträgt er nur wenige Nanometer (die inneren Röhren in mehrwandigen Nanotubes können bis zu 3 Ångström, das sind 0,3 Nanometer, dünn werden). Damit sind sie einige 10.000 mal dünner als ein menschliches Haar. Um von einer Röhre sprechen zu können, sollte die Länge den Durchmesser übersteigen; bei Kohlenstoffnanoröhren wurden bereits Längen von 20 Zentimetern erreicht. Typisch sind aber Längen von einigen Mikrometern.

Besonders bedeutend und besonders gut untersucht sind Kohlenstoffnanoröhren (carbon nanotubes, kurz CNTs), es gibt aber auch Nanoröhren aus Bornitrid, Sulfiden (Molybdän- und Wolframdisulfid, Kupfersulfid) und Halogeniden (Nickelchlorid, Cadmiumchlorid, Cadmiumiodid). Von allen hier genannten Materialien sind schon lange Schichtstrukturen bekannt, insbesondere die des Kohlenstoffs, der Graphit. Es gibt die Vermutung, dass alle Stoffe, die solche Schichtstrukturen bilden, bei geeigneten Herstellungsbedingungen Röhren ausbilden. (Ein Hinweis auf den ähnlichen Aufbau von Graphit und Molybdänsulfid ist die Verwendung beider Stoffe als Schmierstoff). Auch aus Kunststoffen lassen sich Nanoröhren fertigen.

Nanoröhren können ein- oder mehrwandig sein (single wall nanotube SWNT bzw. multiple wall nanotube MWNT), und die Wand kann einen geschlossenen Ring oder eine spiralige Struktur ausbilden. Die Enden der Röhren können geschlossen oder geöffnet sein, und das Innere kann leer oder gefüllt sein (z. B. wurde bei Kohlenstoffnanoröhren flüssiges Blei zumindest teilweise eingefüllt). Je nach Produktionsbedingungen entstehen auch ganze Bündel oder Fäden von Nanoröhren.

Die Herstellung und mögliche Nutzung von Nanoröhren wird im Rahmen der Nanotechnologie intensiv erforscht: Im Jahr 2002 sind etwa 3000 wissenschaftliche Veröffentlichungen über Nanoröhren erschienen.

Wissenschaftler denken etwa an einen Weltraumlift, der per Nano-Seilen mit der Erdoberfläche verbunden ist. Auf einem solchen Seil könnte ein Weltraumfahrstuhl z. B. Satelliten ins All befördern oder Raumstationen kostengünstig versorgen.

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