Gesundheit: Chemisches Chamäleon

Natrium-Kobalt-Oxid erweist sich als Substanz mit vielversprechenden Eigenschaften. Je nachdem, wie die Natriumatome angeordnet sind, könnte das Salz als ideales Material für Laptopbatterien oder als effizientes Kühlmittel dienen. Das hat ein Team um den Physiker Alan Tennant vom Berliner Hahn-Meitner-Institut (HMI) mit Wissenschaftlern des französischen Atomforschungszentrums CEA bei Paris und der englischen Universität von Liverpool herausgefunden.

Wie die Autoren kürzlich im Journal „Nature“ (Band 445, S. 631) berichteten, lässt sich die Dichte des Natriums leicht mit elektrochemischen Methoden verändern. So kann man aus einem Metall, das den elektrischen Strom vorzüglich leitet, einen Isolator und auch einen Supraleiter machen. Letzteres ist ein Stoff, der jenseits einer bestimmten Temperatur den Strom ohne Widerstand leitet.

Die Erklärung für den wechselhaften Charakter von Natrium-Kobalt-Oxid liegt in seinem Aufbau aus Schichten, die abwechselnd aus Natriumatomen und aus Kobaltoxid bestehen. Entscheidend für die elektrischen Eigenschaften sind die Natriumatome. Wenn diese weit entfernt voneinander liegen, können die Elektronen nicht fließen. Die Substanz ist ein Isolator. „Sind die Atome dagegen nah beieinander in Reihen angeordnet, wirken diese wie Drähte, die den Strom in eine Richtung leiten“, erklärt Tennant. Die elektrische Leitfähigkeit ist dann gut.

Die jeweiligen Strukturen wurden durch Beschuss mit Neutronen und mit elektromagnetischer Strahlung (Synchroton-Strahlung) aufgeklärt. Die Ergebnisse lassen sich beispielsweise für die Verbesserung von Batterien aus Lithium-Kobalt-Oxid nutzen, wie sie für Laptops oder Handys benutzt werden. Denn Lithiumatome sind in der Batterie ebenfalls in regelmäßigen Mustern angeordnet, wie Tennant weiß, und auf ähnliche Weise wie Natrium zu beeinflussen.

Auch zur Kühlung könnte Natrium-Kobalt-Oxid dienen. Denn die Substanz leitet den elektrischen Strom zwar gut, die Wärme aber schlecht. Somit ließe sich Elektrizität effizienter aus geothermischer Energie gewinnen. Auch heißes Wasser, das in mit fossilen Brennstoffen betriebenen Kraftwerken entsteht, kann so zum besseren Stromlieferanten werden.

Paul Janositz