Die kleinste Klaviersaite der Welt schwingt im niederländischen Delft. Hier haben Forscher Kohlenstoffnanoröhrchen zu einer nur zwei Nanometer dicken Saite kombiniert und sie so aufgehängt, dass sie frei schwingt. Sogar „stimmen“ können sie sie – mit Hilfe elektrischer Spannung, wie sie in der Fachzeitschrift „Nano Letters“ berichten.
Wissenschaftler der Technischen Universität Delft um Benoit Witkamp, Menno Poot, und Herre S. J. van der Zant befestigten eine rund einen Mikrometer lange und zwei Nanometer dünne Faser aus Nanokarbonröhrchen an zwei Elektroden auf einer Schicht aus Siliziumoxid. Um dieser „Saite“ Raum für Schwingungen zu geben, ätzten sie dann die Siliziumoxidschicht mit Säure partiell weg. Durch die Ätzung wurde die darunterliegende Siliziumschicht freigelegt. An diese legten die Forscher eine starke Wechselspannung an, die die Kohlenstoffsaite im Wechsel anzog und abstieß und sie so in Vibration versetzte. Bis zu acht Nanometer wurde die Saite so ausgelenkt.
Indem die Forscher die Stärke und Frequenz der angelegten Spannung variierten, konnten sie die Saite gezielt spannen und ihre Vibration verändern. „Es ist wie das Spannen einer Gitarren- oder Klaviersaite. Wir können die Faser sozusagen Stimmen“, erklärt Van der Zant. Am stärksten vibrierte die Saite, wenn die Frequenz der angelegten Spannung sich der Resonanzschwingung der Saite näherte. Immerhin einige Zehntel Megahertz erreichten die Schwingungen dann.
Die Wissenschaftler entwickelten gleichzeitig auch ein Modell, mit dem sich die Vibrationen der Nanoröhrchen vorhersagen lassen. Interessant ist dies vor allem deshalb, weil die schwingenden Röhrchen zukünftig in konkreten Anwendungen, zum Beispiel als Massensensor, eingesetzt werden könnten: „Die Nanotubes sind extrem leicht. Wenn man etwas ebenfalls extrem Leichtes wie beispielsweise ein Virus an diesem Röhrchen aufhängt, dann führt diese Massenzuwachs zu einem veränderten Schwingungsmuster“, so Van der Zant. „Aus diesem kann man dann auf die Größe der anhängenden Masse schließen und so beispielsweise den Virus identifizieren.“
(TU Delft, 27.11.2006 – NPO)
