Gesundheit: Bewegung im Nanobereich

Ein Elektromotor, der 300 Mal kleiner ist als der Durchmesser eines menschlichen Haares – das ist kaum vorstellbar. Und doch ist es Physikern an der Universität von Kalifornien in Berkeley gelungen, einen solchen zu bauen. Darüber berichten sie im Fachmagazin „Nature“ (Band 424, S. 408-410).

Elektromechanische Systeme mit Bauteilen, die nur 100 Tausendstel Millimeter groß sind (etwa die Größe einer Hausstaubmilbe), werden bereits allenthalben in der Technik eingesetzt – zum Beispiel als Bewegungselemente für feinste Spiegel in Digitalprojektoren. Aber auch als Verzögerungssensoren in Airbag-Auslösern werden sie gebraucht sowie für die Steuerung in einigen Herzschrittmachern.

Nun wird es aber noch viel winziger: Der ganze Motor misst nur 500 Millionstel Millimeter (500 Nanometer), seine Achse ist sogar nur wenige Nanometer „dick“. Dafür jedoch brauchten die Forscher um Alex Zettl spezielles Material: Nanoröhrchen aus Kohlenstoff für die Achse und pures Gold für den Rotor. Das Röhrchen besteht aus mehreren, ineinander liegenden Schichten – wie die Teile einer Teleskopantenne. Auf der äußeren Schicht ist das Goldplättchen befestigt.

Wird jetzt mit Elektroden seitlich ein elektrisches Feld angelegt, dann dreht sich das Plättchen mit der obersten Schicht des Nanoröhrchens auf der inneren. Das stellt eine perfekte Wellenlagerung für den Rotor dar. Solche „Nanoteleskope“ lassen sich freilich nicht herstellen wie Autoantennen. Der Trick der Wissenschaftler: Das Röhrchen besteht anfangs aus einem Stück. Wird der Motor das erste Mal kräftig angelassen, dann brechen die Strukturen in der gewünschten Weise auseinander.

Gideon Heimann