Winzige Eicheln, die paarweise zu Mini-Erdnüssen verschmelzen – klingt wie aus einem Comic, ist aber Nanotechnologie: Japanischen Forschern ist es gelungen, erdnussförmige Nanopartikel herzustellen, die aus zwei verschiedenen schwefelhaltigen Substanzen zusammengesetzt sind. Nützlich ist dies, weil sich so zwei Eigenschaften oder Funktionalitäten in einem maßgeschneiderten Partikel zusammenfassen lassen.
Anders als bei "normalgroßen" Körnchen entscheiden bei anorganischen Partikeln im Nanomaßstab strukturelle Charakteristika, wie Form und Größe, ganz maßgeblich über die physikalischen und chemischen Eigenschaften dieser winzigen Gebilde. Entsprechend hoch ist das Interesse an Verfahren, mit denen solche Partikel kontrolliert hergestellt werden können.
Zwei Funktionen in einem Korn
Besonders interessant wird es, wenn Nanopartikel aus zwei verschiedenen Substanzen bestehen sollen. Dies wird dann wichtig, wenn es darum geht, zwei verschiedene Funktionalitäten, zum Beispiel Lumineszenz und Magnetismus, in einem Körnchen zu vereinen. Bisherige Synthesewege ergaben entweder ein zufälliges, ungeordnetes Gemisch oder definierte Kern-Schale-Strukturen, bei denen die eine Substanz gleichmäßig auf Kerne aus der anderen Substanz aufwächst.
Von der „Nano-Eichel“…
Vor wenigen Jahren gelang es einem Team um den Forscher Toshiharu Teranishi dann aber, Partikel mit einer ungleichmäßigen Verteilung zweier Substanzen, Palladiumsulfid und Cobaltsulfid, zu synthetisieren. Winzige, nur wenige Nanometer messende Körnchen aus nichtkristallinem Palladiumsulfid dienen dabei als Kristallisationskeime für das Cobaltsulfid. Haben sich erst einmal einige Cobaltsulfid- Teilchen auf dem Keim niedergeschlagen, ist dies die bevorzugte Stelle für weiteres Kristallwachstum, der Cobaltsulfid-Kristall wächst dadurch seitlich auf das Palladiumsulfid-Körnchen auf. Dabei entstehen eichelförmige Gebilde, deren eines Ende aus Palladium- und deren anderes Ende aus Cobaltsulfid besteht.
…zur „Nano-Erdnuss“
Nun geht das japanische Team noch einen Schritt weiter: Werden die Bedingungen richtig gewählt, lassen sich diese winzigen "Eicheln" dazu bringen, paarweise zusammenzulagern. Dabei verwachsen die kristallinen Cobaltsulfid-Seiten der Eicheln regelrecht zu einem durchgängigen Kristallgitter. Es entstehen längliche, taillierte Partikel, deren Form an eine Erdnuss erinnert.
(Gesellschaft Deutscher Chemiker, 23.02.2007 – NPO)
