Wunderwaffe Nanoröhrchen: Revolution für betagte Technik?

Die Bindung ist eine weitere Schlüsseleigenschaft, die zur Attraktivität der Nanoröhrchen beiträgt. Kohlenstoffatome gehen feste Verbindungen miteinander ein und haben eine Tendenz, stabile hexagonale Ringe zu bilden. Nanoröhrchen „heilen“ sich selbst, indem sie sich verlagern, um fehlende Atome zu ersetzen.

„Silizium ist Defekten gegenüber sehr empfindlich“, sagt David Tomanek, Physikprofessor an der Michigan State University. „Wir kamen zu dem Ergebnis, dass Nanoröhrchen aus Kohlenstoff relativ unempfindlich gegenüber Defekten sind.“

Dies könnte das Ende einer großen Sorge bedeuten. Die Kosten für Anlagen zur Herstellung von Computerchips liegen heute bei drei Milliarden Dollar und werden bis 2007 wahrscheinlich auf sechs Milliarden Dollar steigen. Der Löwenanteil dieser Summen wird für die zum Zeichnen der Schaltkreise benötigten Geräte aufgewendet.

Röhrchen, die sich selbst anordnen und Defekte selbstständig beheben, machen viele dieser Maschinen überflüssig. Die meisten der dann noch benötigten Geräte „sind gängiges Zeug aus der chemischen Industrie“, sagt Pitstick.

Auch andere Anwendungen profitieren von der Bindung. Einwandige Nanoröhrchen, die unglaublich widerstandsfähig gegen mechanische Verwindung und gegen Zugkräfte sind, können in einem Winkel von 120 Grad gebogen werden und schnellen ohne jegliche Beschädigung in ihre Ausgangsform zurück, sagt Dai Hongjie, Associate Professor für Chemie in Stanford.

Auch lang können sie sein. Forscher haben defektfreie Nanoröhrchen von bis zu vier Mikrometer geschaffen, das entspricht viermal der Länge, die Funktionen auf einem herkömmlichen Siliziumchip durchschnittlich in Anspruch nehmen. Einige Nanoröhrchen, deren ballistische Eigenschaften dann allerdings nicht mehr ganz perfekt waren, brachten es auf bis zu 120 Mikrometer.

Hypothetisch erlaubte dies den Ingenieuren, die Drähte in Flugzeugen durch Nanoröhrchen zu ersetzen und so die Teile zu verstärken und gleichzeitig Gewicht zu sparen.

Kohlenstoff bietet sich auch für eine Nutzung der van der Waals-Kräfte an, die verschiedenartige Atome zu spontanen Verbindungen veranlassen. Bei Experimenten haben Forscher bemerkt, dass Nanoröhrchen sich an Siliziumstehlen anlagern, die aus einem Wafer herausragen. Jetzt kann man diese in eine nützliche Anordnung bringen. Nantero, ein Start-Up-Unternehmen, das seine Wurzeln an der Harvard Universität hat, beabsichtigt, die van der Waals-Kräfte für eine neue Art von Speicherchip nutzbar zu machen.

„Man erhält einen Wafer voller Röhrchen, die leidlich gut ausgerichtet sind“, sagt Dai. „Sie lagern sich wirklich gern an der Stehle an und erfreuen sich dort an den van der Waals-Kontakten.“