1.9.2005, 20:47 Uhr
Forscher entwickeln Einzelmolekül-Pendel
Das kleinste Pendel der Welt präsentieren deutsche und französische Physiker im Magazin "Science". Das von ihnen konstruierte Drehpendel besitzt einen relativ massigen Metallblock als Schwingmasse. Als Feder fungiert dagegen ein Nanoröhrchen aus einer einzigen Lage Kohlenstoff - ein einzelnes Molekül.
Derart aufgehängt, könne die Schwingmasse problemlos um nahezu 180 Grad aus der Ruhelage ausgelenkt werden, berichten Jannik Meyer und Siegmar Roth vom Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart, und Matthieu Paillet von der Université de Montpellier II. Weil dazu nur minimale Drehmomente nötig seien, könnten solche Pendel vielleicht einmal als extrem sensible Kraftmesser oder als steuerbare Träger für Mikrospiegel eingesetzt werden.
Grafik: MPI für Festkörperforschung
Zur Herstellung des Pendels ließen die Forscher zunächst einwandige Nanoröhrchen auf einer Silizium-Unterlage wachsen. Auf einem dieser wenige Nanometer (Millionstel Millimeter) dicken Röhrchen schieden sie einen 100 Nanometer dicken Goldblock und links und rechts davon zwei längere Goldstreifen ab. Mit Ätzmitteln lösten sie dann die Unterlage von ihrem Rand her allmählich auf, bis der kleine Goldblock am Nanoröhrchen regelrecht in der Luft hing, die seitlichen Goldstreifen aber noch auf einem soliden Fundament ruhten.
Je nach Röhrchendurchmesser, wurde der Goldblock von lediglich 40 Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen getragen, schreiben Meyer, Paillet und Roth. Entsprechend gering war die Steifigkeit des Pendels, ausgedrückt in Form seiner Federkonstante: Schon die thermische Bewegung der Moleküle in seiner Umgebung versetzte es in merkliches Zittern. Gleichzeitig reagierte das Nanoröhrchen derart gleichmäßig und elastisch auf eine Drehung des Schwingkörpers, bewirkt durch ein elektrisches Feld, dass das Pendel selbst nach wiederholten und weiten Auslenkungen in die Ausgangslage zurückkehrte.
Elektronenmikroskopische Aufnahme des Nanopendels. Durch das Zittern der Schwingmasse, bedingt durch thermisches Rauschen, erscheinen ihre Ränder verschwommen. Bild: Copyright Science
Forschung: Jannik C. Meyer und Siegmar Roth, Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart; Matthieu Paillet, Laboratoire des Colloïdes, Verres et Nanomatériaux, Université de Montpellier II
Veröffentlicht in Science, Vol. 309, 2. September 2005, pp 1539-41
WWW:
MPI für Festkörperforschung
- Homepage der Arbeitsgruppe Roth
Laboratoire des Colloïdes, Verres et Nanomatériaux, U Montpellier II
Torsionspendel
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