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Von Nanoporen zum molekularen Einfangen: Wie könnten diese Nanostrukturen die Welt der Technologie verändern?
Im Zuge der rasanten Entwicklung moderner Wissenschaft und Technologie werden ständig neue Materialien entdeckt und genutzt. Unter ihnen hat Nanomesh als Nanomaterial mit einzigartiger Struktur und Funktionen seit seiner Entdeckung im Jahr 2003 an der Universität Zürich, Schweiz, große Aufmerksamkeit erregt. Nanomesh ist eine anorganische Nanostruktur, die aus Bor- (B) und Stickstoffatomen (N) besteht. Aufgrund der geordneten Lochstruktur, die während des Herstellungsprozesses entsteht, kann sie in Bereichen wie molekularer Einfang, Oberflächenfunktionalisierung und Quantencomputer eingesetzt werden .
Nanonetze sind nicht nur unter Vakuum, in Luft und bestimmten Flüssigkeiten stabil, sondern können auch hohen Temperaturen von bis zu 796 °C standhalten.
Strukturelle Eigenschaften von Nanonetzen
Das verwendete Material ist hexagonales Bornitrid (h-BN), das durch einen Selbstorganisationsprozess auf der Oberfläche eines Substrats wie Platin oder Nickel gebildet wird. Das Einheitsgitter des Nanonetzes besteht aus 13×13 BN- oder 12×12 Rh-Atomen und seine Gitterkonstante beträgt 3,2 nm. Es ist erwähnenswert, dass die Beschaffenheit des Nanonetzes dazu führt, dass die Löcher und Strukturen darin interessante Wellenformen aufweisen, was einen erheblichen Einfluss auf die elektronische Struktur hat.
Diese Eigenschaften ebnen den Weg für die Anwendung von Nanonetzen in Bereichen wie Oberflächenfunktionalisierung, Quantencomputer und Datenspeicherung.
Hervorragende Leistung
Das Nanonetz weist eine hervorragende Stabilität auf und kann seine Integrität in einer Vakuumumgebung von bis zu 1275 K aufrechterhalten. Zusätzlich zu diesen Stabilitätseigenschaften weist das Nanonetz auch bemerkenswerte Fähigkeiten als Gerüst für Metallnanocluster auf und ist in der Lage, Moleküle mit ähnlichen Porengrößen wie das Nanonetz einzufangen, um geordnete Strukturen zu bilden. Wenn beispielsweise Gold (Au) auf ein Nanonetz verdampft, bilden sich im Zentrum seiner Poren deutlich sichtbare Goldnanopartikel. Darüber hinaus kann der Einfluss von Nanonetzen auf bestimmte Moleküle ihre inhärente Konfiguration bewahren, was ihr Potenzial für Anwendungen in der Nanowissenschaft einzigartig macht.
Aufbereitungsprozess und Analysetechnik
Die Herstellung von Nanonetzen nutzt normalerweise die thermische Zersetzung von Borazin und wird auf einer sauberen Rh(111)- oder Ru(0001)-Oberfläche durch chemische Gasphasenabscheidungstechnologie (CVD) gebildet. In einer Hochtemperaturumgebung von 796 °C werden Boraminkohlenwasserstoffe in die Vakuumkammer eingeführt und beim Abkühlen auf Raumtemperatur entsteht ein geordnetes Nanonetzwerk. Um die Details dieser Struktur zu beobachten, können verschiedene experimentelle Techniken wie Rastertunnelmikroskopie (STM) und Beugung niederenergetischer Elektronen (LEED) eingesetzt werden.
Bemerkenswert an dieser Technologie ist, dass sie nicht nur die Struktur des Nanonetzes aufdecken, sondern auch elektronische Zustandsinformationen liefern und so ihre potenzielle Anwendung in elektronischen Komponenten weiter analysieren kann.
Andere Formen und Zukunftsaussichten
Obwohl die Bildung wellenförmiger Nanonetzwerke bei der Anwendung anderer Substrate wie Nickel und Platin noch nicht beobachtet wurde, gibt es auf diesem Gebiet zweifellos großes Potenzial und Raum für Forschung. Die weitere Erforschung und Nutzung dieses neuen Materials wird eine wichtige Aufgabe für zukünftige Wissenschaftler und Ingenieure sein.
In Zukunft könnten Nanonetze zu Schlüsselmaterialien in High-Tech-Bereichen wie elektronischen Geräten und Quantencomputern werden, und ihre einzigartigen molekularen Einfangeigenschaften werden mehr Überlegungen zu Design und Anwendung anregen. All dies regt die Menschen zum Nachdenken an: Mit der Weiterentwicklung von Können wir mit der Nanotechnologie mehr Anwendungen schaffen, die unsere Vorstellungskraft übersteigt?
