Nano-Mobil Weltkleinster Wagen besteht aus einem Molekül

Wo ist es nur geparkt? Ein Rastertunnelmikroskop ist nötig, um den kleinsten Wagen der Welt zu finden. Ein menschliches Haar ist 20.000-mal dicker als der Winzling, der aus nur einem Molekül besteht - und tatsächlich fährt.


Die Karosserie und die frei rotierenden Achsen in schwenkbarer Aufhängung sind aus organischen Molekülgruppen zusammengesetzt. Als Räder haben die Nano-Konstrukteure von der Rice University in Houston "Buckyballs" verbaut - Moleküle aus der Gruppe der Fullerene, die stark an Fußbälle erinnern. Ein Reifen besteht aus nur 60 Kohlenstoffatomen.

"Nanocar": Ein menschliches Haar ist 20.000-mal dicker
Y. Shira/Rice University

"Nanocar": Ein menschliches Haar ist 20.000-mal dicker

Nur drei bis vier Nanometer soll ihr "Nanocar" messen. Wie winzig das ist, wird bei einem einfachen Vergleich deutlich: Eine Schlange aus 20.000 der Mini-Autos entspräche etwa dem Durchmesser eines menschlichen Haares. Zuvor hatten schon andere Forschungsgruppen autoähnliche Nanostrukturen geschaffen, aber das Team um James Tour und Kevin Kelly ist das erste, das ein tatsächlich fahrtüchtiges Auto präsentiert. Oder vielmehr einen Karren, denn natürlich hat das Mobil keinen Motor.

"Es ist recht einfach, Nano-Objekte zu schaffen, die auf einer Oberfläche herumrutschen", erklärt Computeringenieur Kelly. "Aber nachzuweisen, dass es rollt - und nicht rutscht und schlittert - war einer der schwierigsten Teile des Projekts."

Eine Rennstrecke aus Gold

Als Teststrecke benutzten die Forscher eine Goldplatte, da Kohlenstoffreifen bei Raumtemperatur elektrostatisch an dem Edelmetall kleben. Erhitzt man aber die Oberfläche auf 200 Grad, kann das Fahrzeug rollen. Diesen Effekt beobachteten Kelly und sein Team mit einem Rastertunnelmikroskop.

Jede Minute schossen sie ein Foto und konnten aufgrund von Form und Richtung des Fahrzeugs feststellen, dass es sich vorwärts bewegte. Außerdem gelang es den Konstrukteuren, das Fahrzeug mechanisch anzustoßen. Es ließ sich leichter in die Rollrichtung der Achsen bewegen als seitwärts - ein weiteres Indiz für echtes Fahren.

Molekularmobil: Rollen statt schlittern
T. Sasaki/Ricce University

Molekularmobil: Rollen statt schlittern

Nahezu acht Jahre arbeiteten die Forscher daran, ihre Herstellungstechnik zu perfektionieren. Die größten Probleme bereitete es, die Reifen zu montieren, ohne das restliche Auto zu zerstören. Denn die Ingenieure setzten Palladium als Katalysator ein, um Achsen und Karosserie zu verbinden. Die Fulleren-Bälle tendierten aber dazu, diese Verbindung aufzubrechen.

Letztlich ziele ihre Forschungsarbeit darauf ab, weitere molekulare Maschinen zu entwickeln und Objekte in molekularem Maßstab kontrolliert zu bewegen, erklärt Materialforscher und Computerwissenschaftler James Tour. "Das Herstellen und Testen von Nanoautos und anderer molekularer Maschinen gibt uns entscheidende Einblicke bei unserer Forschung zur molekularen Fertigung. Sie helfen uns, die Grundregeln zu lernen."

Den Bau ihres "Nanocar" beschreiben Tour und Kelly in einem Artikel, der in einer der kommenden Ausgaben des Fachblatts "Nano Letters" erscheinen wird. Mittlerweile haben die Forscher ihren Fuhrpark um ein lichtbetriebenes Nanoauto und einen Nano-Laster erweitert, der sogar Nutzlasten transportieren kann - wenn auch sehr, sehr kleine.



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