Bornitrid nach Graphen-Vorbild herstellbar

Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und der Universität Tokio haben eine Technik zur massenhaften Herstellung von Nanoröhren aus ultrahartem Bornitrid vorgestellt. Die Wände dieser Röhrchen bestehen aus abwechselnd angeordneten Bor- und Stickstoffatomen, die nach Graphen-Vorbild hexagonal angeordnet sind. Die Ingenieure haben aus vielen Milliarden dieser Röhrchen zentimetergroße Strukturen hergestellt - beispielsweise das Kürzel MIT.

Hexagonales Bornitrid (hBN) ist ein einatomiges dünnes Material, das wegen seines transparenten Aussehens und seiner Ähnlichkeit mit kohlenstoffbasiertem Graphen in molekularer Struktur und Festigkeit auch als "weißes" Graphen bezeichnet wird. Es hält höheren Temperaturen als Graphen stand und ist elektrisch isolierend. Tritt hBN in nanometergroßen Röhrchen auf, sind seine außergewöhnlichen Eigenschaften am besten.

Die Forscher wollen die Technik nutzen, um eine Massenproduktion von Nanoröhren aufzubauen, die sich dann mit anderen Materialien kombinieren lässt, um stärkere, hitzebeständigere Verbundwerkstoffe herzustellen, beispielsweise zur Abschirmung von Weltraumstrukturen, Hyperschallflugzeugen, sowie Turbinen für Wärmekraftwerke und Flugzeuge.

Einsatz in Osmosekraftwerken

Da hBN transparent und elektrisch isolierend ist, plant das Team auch, es in Fensterscheiben zur Wärmeisolierung zu integrieren und sie auch zur elektrischen Isolierung von Sensoren in elektronischen Geräten zu verwenden. Die Forscher untersuchen auch Möglichkeiten, die Nanoröhrchen zu Membranen zur Aufbereitung von Schmutz- zu Trinkwasser und für die Stromerzeugung in Osmosekraftwerken einzusetzen, die gewissermaßen Spannungen zwischen Süß- und Salzwasser nutzen.

Rong Xiang und seine Kollegen von der Universität Tokio hatten herausgefunden, dass sie hochwertige Bornitrid-Nanoröhrchen mithilfe der chemischen Gasphasenabscheidung einen Wald von kurzen, wenige Mikrometer langen Kohlenstoffnanoröhren züchten können. Anschließend beschichteten sie diesen Wald mit Bor und Stickstoffgas, die in einem Ofen bei hohen Temperaturen auf die Kohlenstoffnanoröhren kristallisierten und hochwertige Nanoröhren aus hBN mit Kohlenstoffnanoröhren im Inneren bildeten. Brian L. Wardle und Acauan Xiangs vom MIT-Institut für Luft- und Raumfahrt gelang es jetzt, die Kohlenstoffnanoröhren aus dem Wald zu entfernen, sodass reine Bornitrid-Nanoröhren übrigblieben. (pte)

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