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Gunther Richter
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Nano-Haare, die im Dünnschichtlabor am MPI-IS in Stuttgart hergestellt werden: im Vakuum werden verschiedene Metallgase (z.B. Palladium, Silber, Gold) auf einen Träger aufgedampft. Die haarähnlichen Kristalle sind gerade einmal 20 µm lang und nur 100 nm im Durchmesser. Bild vergrößern
Nano-Haare, die im Dünnschichtlabor am MPI-IS in Stuttgart hergestellt werden: im Vakuum werden verschiedene Metallgase (z.B. Palladium, Silber, Gold) auf einen Träger aufgedampft. Die haarähnlichen Kristalle sind gerade einmal 20 µm lang und nur 100 nm im Durchmesser. [weniger]

Das perfekte Baumaterial für Nano-Roboter

In Stuttgart werden extrem belastbare Faden-Kristalle im Vakuum hergestellt

22. Januar 2015

Im Dünnschichtlabor des Max-Planck-Institutes für Intelligente Systeme in Stuttgart werden Kristalle in Nanometerdimension hergestellt, die als idealer Baustoff für kleinstformatige Roboter dienen können. Diese Faden-Kristalle sind vollkommen im Gefüge und äußerst belastbar: sie behalten auch unter mechanischer Beanspruchung ihre Form langfristig bei. Ein Team internationaler Wissenschaftler berichtet in Zusammenarbeit mit Stuttgarter Physikern über ihre Forschungsergebnisse.

Wechselt man vom Makro- in den Nanobereich, so verändern sich die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Metallen. Dies wussten bereits Forscher und Künstler vor mehreren hundert Jahren.

Zerkleinert man zum Beispiel das Edelmetall Gold in winzige Goldpartikel mit einem Durchmesser von wenigen Nanometern, so wird man die typisch goldene Färbung vergebens suchen: die Goldpartikel zeigen nun eine tiefrote Farbe, die bereits vor Jahrhunderten dazu verwendet wurde, beeindruckende Bilder in Kirchenfenstern zu gestalten. Nicht minder überraschend ist, dass die Blaufärbung solcher Malereien von Silberkolloiden stammen, also von Silber-Nanopartikeln.

Doch nicht nur die Farbe verändert sich beim Übergang in den Nanobereich: auch mechanische Eigenschaften, wie zum Beispiel die Fähigkeit zur Verformung ist von der Größe des Gegenstandes abhängig.

Wird beispielsweise wenig Druck auf eine metallische Oberfläche ausgeübt, so ist die Verformung nur vorübergehend. Dies verdeutlicht ein einfaches Beispiel aus dem Alltag: die Karosserie des PKW springt bei geringfügigem Druck in die Ausgangslage zurück. Übersteigt die Krafteinwirkung eine bestimmte Grenze, so ist die Beule im geliebten Autoblech dauerhaft: der Physiker spricht von plastischer Verformung.

Wie hoch die Kraft sein muss, dass aus der reversiblen Einbuchtung eine dauerhafte Beule wird, ist von der Größe der Metallkörpers abhängig: „Grundsätzlich gilt: the smaller, the stronger“, erläutert Dr. Gunther Richter, Leiter des Dünnschichtlabores am MPI-IS in Stuttgart. „Bei Nanostrukturen ist eine vergleichsweise höhere Kraft zur Verformung notwendig, als bei größeren Strukturen, d.h. um den Übergang von elastischer zu plastischer Verformung zu erreichen.“

 
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