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26. Juni 2003
Nano-Kabel mit Isolierung
(he) Elektronische Bauteile werden immer kleiner. Die nächste Generation optoelektronischer Bauteile wird nanoskopische Dimensionen erreichen. Dazu braucht die Technik natürlich auch „Verkabelungen“ auf dieser Größenskala.
Gewöhnliche Metalldrähte sind hier nicht mehr geeignet.
Statt dessen sind unter anderem elektrisch leitfähige Polymere ins
Zentrum des Interesses gerückt. Wissenschaftler von der Universität
Tokio haben eine neue Methode entwickelt, um solche winzigen Drähte
aus Polypyrrol herzustellen - und das gleich inklusive der für ein Kabel
nötigen isolierenden Ummantelung.
Die grundsätzliche Idee des japanischen Teams um Takuzo
Aida, parallel angeordnete nanoskopische Kanäle bestimmter
Silikat-Materialien als eine Art Matrize für die Nanodrähte zu
verwenden, ist an sich nicht völlig neu. Die bisherigen Versuche, diese
Kanälchen mit monomeren Bausteinen zu "stopfen" und zur
Polymerisation zu bringen, lieferten zwar interessante Ergebnisse,
brachten bisher aber noch nicht den durchschlagenden Erfolg.
Aida und sein Team wandelten diese Methode daher ab. Statt
die Pyrrol-Monomere in bereits bestehende Kanäle zu füllen, erzeugen sie
die Kanäle direkt in Gegenwart der "Füllung". Dazu wird eine
Lösung hergestellt, die das Ausgangsmaterial für das Silikat sowie die
Bausteine, aus denen später das Polypyrrol gebildet werden soll,
enthält. Damit alles klappt, müssen diese Bausteine aber noch eine
Zusatzausrüstung mitbringen: Sie müssen die Eigenschaften eines Tensids
aufweisen.
Tenside sind oberflächenaktive Substanzen, die man
beispielsweise aus Duschgels und Spülmitteln kennt. In wässriger Lösung
bilden sie Mizellen. Wird nun ein dünner Film der Mischung auf einen
Träger gezogen und getrocknet, bilden die Tensid-Pyrrol-Hybride lange,
schlauchartige Mizellen, um die das Silikat herum kristallisiert. So
entstehen lange, hexagonale Kanälchen in dem Silikatgerüst, die parallel
zu einander angeordnet und durchgehend mit Tensid-Pyrrol-Bausteinen
gefüllt sind. Nun bringen die Forscher die Pyrrol-Einheiten zur
Polymerisation, die erstaunlich rasch und vollständig abläuft. Offenbar
spielt bei dieser Reaktion der Einschluss in die Silikat-Kanäle eine
wichtige Rolle.
"Ergebnis ist ein Komposit-Material aus langen,
einzelnen Bündeln von Polypyrrolfasern, die in eine Silikat-Matrix
eingebettet sind und gute elektronische Eigenschaften aufweisen,"
erklärt Aida. Diese Kompositfilme können als Polypyrrol-Nanokabel mit
einer Silikatummantelung als Isolierung angesehen werden.
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