Die glattesten Moleküle

Mittwoch, 18. November 2009, 19:00 • Rubrik Chemie, Physik.

Die Herstellung der wohl glattesten Moleküle ist amerikanischen Forschern gelungen. Bestehend aus einer einzigen Lage von Kohlenstoffatomen, weisen die Graphenmoleküle Unebenheiten auf, die kleiner sind als der Durchmesser eines Atoms.

Grafik: Dr. Thomas Szkopek via Wikimedia.org (gemeinfrei)

Früher hergestellte Graphenmoleküle seien dagegen relativ stark gekräuselt gewesen, schreiben die Physiker und Chemiker um Tony Heinz von der New Yorker Columbia University im Magazin “Nature”. Mitunter sei vermutet worden, erst diese Kräuselung verleihe den einatomaren Schichten ihre verblüffende Stabilität und ihre besonderen chemischen und elektronischen Eigenschaften.

Vor fünf Jahren war es englischen Forschern erstmals gelungen, Graphen herzustellen. Das molekulare Gegenstück zum Hühnerdraht besteht lediglich aus Kohlenstoffatomen, die in einem Sechseckmuster miteinander verknüpft sind. In dem aus der Bleistiftmine bekannten Graphit sind unzählige solcher Graphenschichten übereinander gestapelt.

Heinz und Kollegen stellten ihre Proben her, indem sie Graphit an einem Kristall rieben. Ähnlich wie beim Schreiben mit Kreide auf einer Tafel, wurden dabei einzelne Graphenschichten von dem Graphit abgeschilfert. Bestand der Kristall aus Siliziumdioxid, wiesen diese Schichten eine Kräuselung in einer Größenordnung von 150 Pikometern (Billionstel Millimetern) auf. Anders dagegen, wenn der Kristall aus Muskovit bestand, einem gut spaltbaren und für besonders glatte Oberflächen bekannten Aluminiumsilikat-Mineral.

In diesem Fall kam das Rasterkraftmikroskop, mit dem die Forscher das Graphen abtasteten, an seine vertikale Auflösungsgrenze von etwa 24 Pikometern. Und selbst beim Abtasten von großen Graphenschichten mit seitlichen Abmessungen im Mikrometerbereich fanden sich keine Unebenheiten, die größer als der typische Abstand zwischen zwei Kohlenstoffatomen im Graphen waren.

Forschung: Chun Hung Lui, Li Liu, Kin Fai Mak, George W. Flynn und Tony F. Heinz, Departments of Physics, Electrical Engineering und Chemistry, Columbia University, New York

Veröffentlichung Nature, Vol. 462, 19. November 2009, pp 339-41, DOI 10.1038/nature08569

WWW:
Heinz Group, Columbia University
Was ist Graphen?

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Freie Bahn für Elektronen

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