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Kohlenstoff-Nanoröhren

Nanoröhren in Streifen gelegt

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Gleichmäßige Bewegung ergibt Streifenmuster

Bisher gingen die Forscher davon aus, dass die verdampfende Flüssigkeit sich ruckartig über die zu beschichtende Oberfläche bewegt und dass an ihrem Rand bei jedem Ruck ein Streifen aus Nanoröhren zurückbleibt – „ähnlich wie auch ein stotternder Autoreifen auf dem Asphalt ein Auto ruckelnd zum Stillstand bringt“, vergleicht Hertel.

Sein Team hat nun aber gezeigt, dass der Flüssigkeitsrand bei seiner Bewegung über die Oberfläche nicht ruckartig, sondern gleichmäßig langsamer wird und dann wieder an Fahrt aufnimmt. Weil das periodisch geschieht, ergeben sich daraus regelmäßige Streifenmuster.

Glasplatten beschleunigen den Prozess

Die Forscher haben außerdem herausgefunden, wie sich dieser Prozess deutlich beschleunigen lässt: „Wenn wir die Flüssigkeit, aus der die Schichten abgeschieden werden, zwischen zwei Glasplatten geben, die nur um Haaresbreite voneinander entfernt sind, entstehen die Streifenmuster bis zu hundert Mal schneller.“ Verantwortlich dafür sei die an der Grenze zwischen Flüssigkeit und Unterlage theoretisch beliebig schnelle Verdunstung – ein Effekt, der erst auf der Mikrometerskala spürbar wird.

Bei Youtube hat Professor Hertel ein Video hinterlegt: Darin ist in Zeitlupe zu sehen, wie bei der Technik der horizontalen Abscheidung Schritt für Schritt ein Streifenmuster aus Kohlenstoff-Nanoröhren entsteht.

Wie die Forschung weitergeht

Die nächsten Experimente zielen laut Professor Hertel darauf ab, die Schichtbildung besser zu kontrollieren und weiter zu beschleunigen. „Damit dieser Prozess wirklich einmal eine Anwendung finden kann, liegt noch ein ganzes Stück Arbeit vor uns. Insbesondere müssen wir die Grenzen des Machbaren ausdehnen im Hinblick auf die Geschwindigkeit, mit der diese Schichten entstehen.“

Originalpublikation: Dynamical Contact-Line Pinning and Zipping during Carbon Nanotube Coffee Stain Formation.,Han Li, Tilman C. Hain, Andreas Muzha, Friedrich Schöppler, Tobias Hertel. ACS Nano, online veröffentlicht am 14. Mai 2014, DOI: 10.1021/nn501957y

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