Nanoröhren arrangieren sich selbst

Adaptierbare Struktur als Medikamentenfähre und für Nano-Elektronik einsetzbar

Hitcham Fenniri von der Purdue University hat eine Methode entwickelt, bei der sich Nanoröhren selbst arrangieren, leicht manipulierbar sind und mit spezifischen chemischen Eigenschaften ausgestattet werden können. Das Molekül in der Größe eines Tausendstels eines Sandkorns könnte als Gerüst für maßgeschneiderte molekulare Drähte und Komponenten in nanogroßen elektronischen Geräten eingesetzt werden.

Um die Struktur zu entwickeln, erweiterte Fenniri ein System, das bereits im vergangenen Jahr entworfen wurde. Der Selbstaufbau von Strukturen gilt als Prinzip in der Biologie, wo der richtige Mix aus biologischen Molekülen mit sich selbst interagiert. Dabei entstehen neben Strukturen wie Zellen, Gewebe und Organe. „Der Vorteil dieses Selbstaufbaus liegt darin, dass sich in diesem Fall die Röhren natürlich und spontan aufbauen. Der Prozess ist zudem selbstkorrigierend, daher ist das Ergebnis vorhersagbar und fehlerfrei“, erklärte Fenniri. Der Forscher kreierte eine Molekülserie, die „programmiert“ wurde, um sich in 6-er Gruppen zu einer Rosette zu formen. Diese Ringform wird durch Wasserstroff-Brücken zusammengehalten.

Die Moleküle selbst sind bipolar, das heißt, ein Ende zieht Wasser an, das andere Ende stößt es ab. In der Ringform schließen sich die hydrophilen Enden an der Ringaußenseite zusammen, die hydrophoben Ende werden im Inneren eingeschlossen. Um die inneren Moleküle vor Wasser zu schützen stellt die Anordnung Verbindungen zu anderen Ringen her. Die Ringe formen sich zu Röhren und an der Außenseite der Röhre bildet sich ein elektrischer „Gürtel“. „Dadurch wird die Nanoröhre zusammengehalten, sie bleibt stabil und dient als Anker, an dem sich andere Moleküle anheften können“, so Fenniri. Addiert man verschiedene chemische Substanzen, könne die Funktion modifiziert werden. Das System sei besonders für industrielle Applikationen geeignet, da die Struktur auch bei sehr hohen Temperaturen stabil bleibt. Das System könnte auch als „Medikamentenfähre“ dienen.

Für möglich hält Fenniri auch eine Struktur bestückt mit photoaktiven Substanzen, die Solarenergie absorbieren und auf eine andere Substanz übertragen können. Dabei entstehe eine Röhre, die an einem Ende Energie aufnimmt und diese am anderen Ende überträgt. Einsatzmöglichkeiten sieht der Forscher aufgrund der bei Hitze fluoreszierenden Eigenschaften auch in der molekularen Elektronik und bei biomedizinischen Anwendungen.