Kohlenstoff-Nano-Kegel

Kohlenstoff-Nano-Helix-Strukturen

Im Jahr 2002 haben wir weltweit zum ersten Mal tubular-graphite-cones (TGCs) mit inneren Nanoröhren und carbon-nano-helices (CNHs) durch MWCVD hergestellt. Eisen, Nickel und Kobalt wurden als Katalysator für das Wachstum verwendet. Sowohl die Mikrostruktur als auch die Eigenschaften der TGCs und CNHs erscheinen einzigartig. Die TGCs bestehen nach bisherigen Erkenntnissen aus identischen in Zickzackform gestapelten zylindrischen Graphitblättern. Sie sind innen hohl mit einem Durchmesser im Nanometerbereich ähnlich den CNTs. Die Spitzen der TGCs haben nur den Durchmesser von ca. 10 Nanometer. Die Wurzel-Durchmesser liegen dagegen im Bereich von Nanometern bis zu Mikrometern. Im Vergleich mit CNTs sind die TGCs aufgrund dieser speziellen Formen und Mikrostrukturen leistungsfähiger und eröffnen neue Anwendungsfelder. TGCs zum Beispiel haben eine axiale Steifheit ähnlich wie die CNTs (stärker als Diamant), sind aber beständiger und steifer entlang der Radialrichtung, die sie verwendbar für die Anwendung als Nanokanülen für die Medizintechnik machen. Die CNHs, die wie italienische Fusilli-Nudeln unter dem SEM aussehen (s. Bild), sind spiral-gedrehte Kohlenstoffnanobänder. Sie sind 70 bis 80 Nanometer breit und einige 10 Mikrometer lang. Aufgrund des extrem hohen Fläche/Volumen-Verhältnisses sind sie als Speichermedium für die Biotechnologie interessant.
Das Projektvorhaben wird hauptsächlich auf die Synthese neuer kohlenstoff-basierender Nanomaterialien und die Untersuchung der Mikrostruktur, die elektrische und mechanische Eigenschaften sowie die technische Anwendungen fokussiert. Die Mikrostrukturanalysen werden mittels hochauflösender Rasterelektronenmikroskopie (SEM) und hochauflösender Transmissions-Elektronenmikroskopie (HRTEM) durchgeführt. Die mechanischen Eigenschaften werden mittels TriboScope untersucht.

Ansprechpartner: Thorsten Staedler