Isolierende Nanokabel basierend auf neuem Komposit-Material -

Elektrisch leitfähige Polypyrrol-Nanofasern in einer Silikat-Matrix

14.05.2003

Elektronische Bauteile werden immer kleiner. Die nächste Generation optoelektronischer Bauteile wird nanoskopische Dimensionen erreichen. Dazu braucht die Technik natürlich auch "Verkabelungen" auf dieser Größenskala. Gewöhnliche Metalldrähte sind hier nicht mehr geeignet. Statt dessen sind unter anderem elektrisch leitfähige Polymere ins Zentrum des Interesses gerückt. Wissenschaftler von der Universität Tokio haben eine neue Methode entwickelt, um solche winzigen Drähte aus Polypyrrol herzustellen - und das gleich inklusive der für ein Kabel nötigen isolierenden Ummantelung. Die grundsätzliche Idee des japanischen Teams um Takuzo Aida, parallel angeordnete nanoskopische Kanäle bestimmter Silikat-Materialien als eine Art Matrize für die Nanodrähte zu verwenden, ist an sich nicht völlig neu. Die bisherigen Versuche, diese Kanälchen mit monomeren Bausteinen zu "stopfen" und zur Polymerisation zu bringen, lieferten zwar interessante Ergebnisse, brachten bisher aber noch nicht den durchschlagenden Erfolg. Aida und sein Team wandelten diese Methode daher ab. Statt die Pyrrol-Monomere in bereits bestehende Kanäle zu füllen, erzeugen sie die Kanäle direkt in Gegewart der "Füllung". Dazu wird eine Lösung hergestellt, die das Ausgangsmaterial für das Silikat sowie die Bausteine, aus denen später das Polypyrrol gebildet werden soll, enthält. Damit alles klappt, müssen diese Bausteine aber noch eine Zusatzausrüstung mitbringen: Sie müssen die Eigenschaften eines Tensids aufweisen. Tenside sind oberflächenaktive Substanzen, die man beispielsweise aus Duschgels und Spülmitteln kennt. In wässriger Lösung bilden sie Mizellen. Wird nun ein dünner Film der Mischung auf einen Träger gezogen und getrocknet, bilden die Tensid-Pyrrol-Hybride lange, schlauchartige Mizellen, um die das Silikat herum kristallisiert. So entstehen lange, hexagonale Kanälchen in dem Silikatgerüst, die parallel zu einander angeordnet und durchgehend mit Tensid-Pyrrol-Bausteinen gefüllt sind. Nun bringen die Forscher die Pyrrol-Einheiten zur Polymerisation, die erstaunlich rasch und vollständig abläuft. Offenbar spielt bei dieser Reaktion der Einschluss in die Silikat-Kanäle eine wichtige Rolle. "Ergebnis ist ein Komposit-Material aus langen, einzelnen Bündeln von Polypyrrolfasern, die in eine Silikat-Matrix eingebettet sind und gute elektronische Eigenschaften aufweisen," erklärt Aida. "Diese Kompositfilme können als Polypyrrol-Nanokabel mit einer Silikatummantelung als Isolierung angesehen werden."

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