Focus on Materials, Ausgabe 7 - Max-Planck-Institut für Intelligente ...

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v e r a n s t a l t u n g e nWinter School inStuttgartAus Boston nahmen fünf Professoren und20 Doktoranden /Postdoktoranden an der erstengemeinsamen Winter School der IMPRS-AM mitdem MIT Department of Materials Science andEngineering, Boston, USA, teil. Eine langfristigeZusammenarbeit ist beabsichtigt – in etwa zweiJahren wollen die Stuttgarter zum Gegenbesuchnach Boston reisen.6Der Herr der NanokristalleMax Planck Lecture 2008 – Prof. A. Paul AlivisatosIn der Max Planck Lecture am 22. Juli2008 legte Prof. A. Paul Alivisatos ausBerkeley seine Vision von einem universellenBaukasten zur Herstellung von verschiedenenkolloidalen Nanokristallen dar.Ziel der Operationen ist es, molekülähnlicheStrukturen aus einzelnen Nanokristallenaufzubauen. Dabei tragen die Komponentendieser Moleküle, die Nanokristalle,mit ihren jeweils speziellen Eigenschaftenzum Gesamten bei, aber auch Wechselwirkungenzwischen den Komponenten sindzu berücksichtigen.In der Vorlesung stellte Professor Alivisatoszunächst ein Beispiel dieser Wechselwirkungendar, um anschließend auf verschiedeneMethoden zum Aufbau der Struktureneinzugehen. Diese lassen sich in zweiGruppen unterteilen. Zum einen ist esmöglich, verschiedene Nanokristalle überorganische Moleküle zu verknüpfen. DerSchwerpunkt von Professor AlivisatosArbeiten liegt allerdings auf der Erforschungvon Methoden, die die Strukturierungvon Nanokristallen auch ohne solcheBrücken ermöglichen.Eine Anwendung der Wechselwirkungenzwischen den Nanokristallen besteht darin,über die optischen Eigenschaften vonGold-Nanokristallen Variationen von derenAbstand sehr genau zu messen. Verbindetman zwei Gold-Nanokristalle mit einemDNA Doppelstrang, so kann man etwa dieDynamik des Schneidens von DNA miteinem Restriktionsenzym nachverfolgen.Text: Stefan KuderaIn seinem Vortrag konnte Professor Alivisatos seineeigene Begeisterung für sein Fach auch dem Publikumübermitteln.a k t u e l lAlles neu macht der ...... März in diesem Fall. Denn seit Beginndieses Monats ist unsere neue Homepageonline unter http://www.mf.mpg.de. Dasheißt: alte Web-Adresse – neues Gewand.Über viele Monate lang haben die Mitarbeiterdes Instituts in einer gemeinsamenKraftanstrengung neue Texte, Bilder undInformationen zusammen getragen und indas von der MPG genutzte ContentManagement System (CMS) eingestellt.Die Hauptmenüleiste links ist dabei bewusstkurz gehalten; weitere Punkte undThemen finden sich in den Metanavigationsleistenoben quer.Bisher verlinkt die neue Homepage nochauf die „alten“ Seiten der Forschungsgruppen;nach und nach werden aber diegesamten Inhalte in das CMS übertragen.Außenstehende finden schnell und direktdie Informationen zu Veranstaltungen,Seminaren und Kolloquien sowie zuöffentlichkeitswirksamen Dokumenten(Pressemitteilungen, <strong>Focus</strong> on Materials).Überzeugen Sie sich selbst unter:www.mf.mpg.de
Z e n t r a l e W i s s e n s c h a f t l i c h e E i n r i c h t u n g D ü n n s c h i c h t l a b o rRasterelektronenmikroskopische Aufnahme vonKupfer-Whiskern auf einer Siliziumoberfläche.Die projizierte Länge beträgt ~ 65 µm, der Durchmesser~100 nm.a) 20 µmTransmissionselektronenmikroskopiebilder eines(b) axialen Schichtverbunds aus einem 20 nmKobalt-Film auf einem Kupfer-Whisker und eines(c) Gold- (Silber-) Metallnanoröhrchens mit ~ 10 nmWandstärke.Alte Materialien für neuen Einsatz:Eindimensionale metallische Whisker„Initiator-vermitteltes Fadenkristallwachstum“ schließt eine dervorhandenen Lücken in der Nanotechnologie7Flächig hergestellte Schichtsysteme bildennoch immer die Basis für die meisten technologischenAnwendungen. Die nächsteGeneration von Bauelementen für Nanotechnologiemuss sich im strukturellen Aufbauund der Materialwahl deutlich von denbisher genutzten unterscheiden. Dreidimensionale,selbstorganisiert gewachsene Strukturenaus aktiven und passiven Elementenwerden in Zukunft für MEMS (Micro ElectroMechanical System), Sensoren oderOptoelektronik Verwendung finden.Eindimensionale, freistehende Strukturenstehen seit dem 18. Jahrhundert immerwiederkehrend im Fokus von Untersuchungen.Ihre Eigenschaften ermöglichenes, diese Herausforderungen zu meistern.Kohlenstoff und verschiedene Halbleitersind in eindimensionalen Strukturen mitherkömmlichen Methoden synthetisierbarund bereits vielfältig untersucht. Nur dieMetalle, die zu den ältesten Werkstoffenzählen, sind schwer reproduzierbar imNanometerbereich und in ähnlicher Gefügestrukturdarstellbar.Die Mitarbeiter der Zentralen WissenschaftlichenEinrichtung (ZWE) Dünnschichtlaborhaben eine neue Methode entwickelt, das„Initiator-vermittelte Fadenkristallwachstum“.Sie lassen damit defektlose, einkristalline,freistehende Metallkristalle wachsen,welche ein Längen-zu-Durchmesser-Verhältnisvon bis zu 2000:1 aufweisen. Das Verfahrenbasiert auf der physikalischen Gasphasenabscheidungund lässt sich auf Metalle mitkubischflächenzentrierter (Cu, Ag, Au, Pd),kubischraumzentrierter (Fe) oder hexagonaler(Co) Kristallstruktur erfolgreich anwenden.Die Geometrie der Fadenkristalle, auch als„Whisker“ bezeichnet, wird durch die Oberflächenenergiender sie begrenzenden Kristallfazettenbestimmt. Die Kristalle weiseneinen typischen Durchmesser von 100 nmund eine Länge von bis zu 200 µm auf.Die mechanische Festigkeit von Cu-Whiskernwurde in einer Zusammenarbeit mitdem Forschungszentrum Karlsruhe als mindesten6 GPa bestimmt. Dies liegt nahe dertheoretischen Festigkeit von Cu und zeigtdie außergewöhnlichen Eigenschaften derhergestellten Strukturen. Da die Whiskerabsolut frei von Versetzungen oder Korngrenzensind, können mit diesen Strukturendas erste Mal die Größenabhängigkeit derreinen Materialeigenschaften von Metallenin Nanometerbereich untersucht werden.Neben den Untersuchungen der inhärentenEigenschaften der reinen Fadenkristalle,werden diese benutzt, um Nanokompositeaus unterschiedlichen Materialien herzu-stellen. Durch maßgeschneiderte Gefügelassen sich unterschiedliche Konfigurationenzüchten. Metall/Halbleiter-Verbünde,Legierungen, axial- und längsgeschichteteWhisker und hohle Metallnanoröhrchensind synthetisierbar.Die Initiator-vermittelt gewachsenenMetallfadenkristalle schließen eine derbestehenden Lücken in der Nanotechnologie,um dreidimensionale, verknüpfteNanokomposite herzustellen.Kontakt: richter@mf.mpg.deG. Richter, K. Hillerich, D. S. Gianola, R. Mönig, O. Kraft,C. A. Volkert, Ultra high strength single crystallinenano-whiskers grown by physical vapour deposition,eingereicht.b) 100 µmc) 50 µm
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