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Dünnstes Kabel der Welt

Technik. - Ein paar Meter Draht, ein Plastikmantel drum herum – und fertig ist das Kabel. Das klingt nicht gerade nach Hochtechnologie. Doch das Kabel, das nun Forscher aus Zürich und Cambridge entwickelt haben, hat es in sich. Es ist wenn man so will das kleinste Elektrokabel der Welt, denn sein Kern besteht aus einem Platinfaden mit dem Durchmesser eines einzigen Atoms. Zwar taugt das Kabel nicht als Stromleitung für das Bügeleisen, doch die Schweizer Forscher sehen dennoch eine große Zukunft für den edlen Draht.

Frank Grotelüschen |
    Das Grundrezept klingt ziemlich simpel.

    Man nimmt eine Platinverbindung, sehr gut löslich in Wasser, gibt eine zweite Komponente dazu. Die reagiert, dieser Ausgangsstoff setzt sich vollständig um.

    In diese Lösung gibt man dann wieder ein wenig von der Platinverbindung - und flugs setzt sich am Boden des Reagenzglases ein bemerkenswertes Pülverchen ab.

    Die Struktur, die sich dann ergibt, ist so beschaffen, dass man einen sehr, sehr dünnen Platinfaden von atomarem Durchmesser hat.

    sagt Walter Caseri von der Abteilung Materialwissenschaft der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich.

    Man hat dann also einen dünnen Platinfaden, der eingebettet ist in eine organische Hülle. Ohne diese stabilisierende Hülle würde das Ganze einfach zu einem Platinklümpchen verschmelzen. Also das braucht es.

    Das, was sich da ganz von selbst in einem Akt der Selbstorganisation bildet, ist ein Kabel im Nanoformat: Im Zentrum der ultradünne Platinfaden, drum herum eine kunststoffartige Hülle. Sie hält das Platindrähtchen zusammen und isoliert es zugleich. Im Gegensatz zu einem gewöhnlichen Kabel leitet Caseris Nanodraht allerdings keinen elektrischen Strom. Der Grund:

    Wenn Sie solche eindimensionalen Strukturen haben, dann verliert das die Eigenschaften des Platinmetalles. Es hängt ab vom Abstand zwischen den Platinatomen. Und wenn man den richtigen Abstand hat, kriegt man halbleitende Eigenschaften.

    Das aber macht das Nanokabel interessant für die Mikroelektronik. Die Idee: Könnte man die winzigen Strippen strukturieren, also zu bestimmten Mustern ordnen, würden sie zum Beispiel als Transistor fungieren. Genau das ist Forschern der Universität Cambridge nun gelungen. Ihr Trick: Sie scheiden die Nanokabel auf einem Glasplättchen ab, auf dem das gewünschte Muster bereits vorgezeichnet ist - und zwar mit Teflon.

    Diese Teflonmoleküle sind ausgerichtet in einer Richtung. Und wenn man jetzt diese Platinverbindungen darauf abscheidet, bilden sich eben diese orientierten Platinfäden.

    Nun sollen die halbleitenden Nanokabel nicht etwa die Prozessoren in unseren PCs ersetzen. Dazu nämlich rechnen sie viel zu langsam. Statt dessen verfolgen Caseri und Co. ein anderes Ziel – den Computerbildschirm zum Zusammenrollen sowie das intelligente Preisschild für den Supermarkt von Morgen.

    Dazu braucht man unter anderem Halbleiter, die flexibel sind. Das normale Silizium kann man nicht brauchen. Das bricht.

    Nun gibt es mittlerweile zwar Transistoren, die ganz aus Plastik bestehen und im Prinzip auch biegsam sind. Aber:

    Die haben den Nachteil, dass die empfindlich sind gegen Luft, Wasser, auch Licht. Das baut sich dann langsam ab. Man muss das schützen, stabilisieren. Das geht dann wiederum auf Kosten der Flexibilität.

    Seine Nanokabel leisten dasselbe, sind aber deutlich unempfindlicher, meint Walter Caseri.

    Man kann diese Transistoren kochen in Wasser, stundenlang. Und die Eigenschaften verschlechtern sich nicht, werden sogar noch ganz leicht besser.

    Marktreif sind die Nanokabel allerdings noch nicht. Noch steht Caseri und seinen Kollegen einiges an Laborarbeit bevor.

    Ich nehme an, man muss noch etwas an dieser organischen Hülle herumbasteln. Ich würde sagen: drei, vier Jahre.