Nanotechnologie: Olympische Ringe im Nanomaßstab

Britische Chemiker haben ein Kohlenwasserstoffmolekül hergestellt, das die Form der Olympischen Ringe hat. Mit einem von IBM Research entwickelten speziellen Mikroskop wurden Bilder des nur 1,2 Nanometer großen Moleküls aufgenommen.

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Miniringe: Das Molekül Olympicen ist nur 1,2 Nanometer groß
Miniringe: Das Molekül Olympicen ist nur 1,2 Nanometer groß (Bild: IBM Research)

In einem Jahr mit Olympischen Spielen dem Logo mit den fünf Ringen zu begegnen, ist nichts Besonderes. Kurz vor dem Beginn der Olympischen Sommerspiele 2012 haben Forscher jedoch ein ganz besonderes Bild der Ringe aufgenommen: Es besteht nur aus einem Molekül und ist nur 1,2 Nanometer groß.

Molekül mit fünf Ringen

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Olympicen heißt der synthetische Kohlenwasserstoff, der aus 19 Kohlenstoff- und zwölf Wasserstoffatomen besteht. Diese bilden fünf Kohlenstoffringe in zwei Reihen - eine mit drei und eine mit zwei Ringen. Die Idee, ein solches olympisches Molekül zu schaffen, hatte der britische Chemiker Graham Richards. Seine Kollegen David Fox und Anish Mistry von der Universität in Warwick haben Olympicen synthetisiert.

Fox und Mistry haben zusammen mit Forschern von IBM Research in Zürich ein Bild des Moleküls gemacht. Die Forscher dort hatten 2009 die Rasterkraftmikroskopie (Atomic Force Microscope, AFM) so weiterentwickelt, dass deren Auflösung ausreicht, um ein einzelnes Molekül abzubilden. Das erste Molekül, das so dargestellt wurde, war der Kohlenwasserstoff Pentacen.

Metallspitze mit Kohlenstoffmonoxidmolekül

Bei dem Verfahren wird das Molekül mit einem speziellen Sensor vermessen. Der erfasst die Kräfte, die zwischen einzelnen Atomen wirken. Wird an vielen verschiedenen Stellen gemessen, kann aus den Ergebnissen ein Bild des Moleküls erstellt werden. Der Sensor ist entsprechend dem Objekt, das vermessen wird, ebenfalls winzig klein: Er besteht aus einer Metallspitze, an deren Ende ein einzelnes Kohlenstoffmonoxidmolekül sitzt.

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Mit Hilfe von AFM konnte das Molekül Olympicen erstmals hochauflösend abgebildet werden. Zuvor hatten zwei Wissenschaftler aus Warwick mit Hilfe der Rastertunnelmikroskopie Bilder des Moleküls gemacht, die aber weniger hoch aufgelöst waren.

Solarzellen und Leuchtdioden

Olympicen ähnele dem Graphen und gehöre zu "einer Gruppe ähnlicher chemischer Verbindungen, die möglicherweise interessante elektronische und optische Eigenschaften haben", erklärt Fox. Diese Moleküle könnten eine Rolle bei der Entwicklung besserer Solarzellen oder Leuchtmittel wie LEDs spielen.

Die Olympischen Sommerspiele 2012 finden vom 27. Juli bis 12. August 2012 in der britischen Hauptstadt London statt.

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