Neue Sortiermethode für doppelwandige Nanoröhren
In neuartigen elektronischen Bauelementen ersetzen kostengünstige Kohlenstoffnanoröhren metallische Leiter oder Halbleiter elektrischer Ströme. Dabei haben doppelwandige gegenüber einfachen Röhren einen entscheidenden Vorteil: Die äußere Wand schützt das innere Rohr vor Umwelteinflüssen, die sich negativ auf dessen Leitfähigkeit auswirken. Dies können etwa funktionale Beschichtungen oder kollidierende Gasmoleküle sein. Derzeit verwenden Wissenschaftler doppelwandige Röhren jedoch kaum, weil die bislang einzige Methode, sie nach ihren elektrischen Eigenschaften in leitende und halbleitende zu trennen, sehr aufwendig war. In einem internationalen Forscherteam um KIT-Nachwuchsgruppenleiter Benjamin Flavel hat Doktorandin Katherine Moore nun ein einfaches und schnelles Sortierverfahren entwickelt, das den Weg des Materials in die Anwendung ebnen könnte.
„Bei der Synthese wachsen einwandige und mehrwandige, leitende und halbleitende Nanoröhren ungeordnet nebeneinander. Für Anwendungen brauchen wir aber immer nur einen bestimmten Typ“, erklärt Flavel. Sortierverfahren seien daher essentiell. Seine Forschergruppe nutzt dafür das unterschiedliche Fließverhalten von Nanoröhren in Gelen aus. Damit können die Wissenschaftler doppelwandige Röhren nicht nur isolieren, sondern erstmals auch nach den elektrischen Eigenschaften der äußeren Wand in leitende und halbleitende trennen. Bisher ließ sich dieses einfache und schnelle Verfahren nur bei einwandigen Nanoröhren anwenden. Als nächstes wollen die Wissenschaftler eine Methode entwickeln, um auch die inneren Röhren nach Leitern und Halbleitern zu sortieren. Flavel ist zuversichtlich, dass Solarzellen mit doppelwandigen Nanoröhrchen aufgrund der Wechselwirkung zwischen innerer und äußerer Wand effizienter und empfänglich für ein breiteres Lichtspektrum wären.
Veröffentlichungen:
Advanced Materials 04/2015: Double Walled Carbon Nanotube Processing (DOI: 10.1002/adma.201405686)
ACS Nano 03/2015 Sorting of Double Walled Carbon Nanotubes According to Their Outer Wall Electronic Type via a Gel Permeation Method (DOI: 10.1021/nn506869h)
Webseite der Nachwuchsgruppe: