Techniklexikon

Kohlenstoff-Nanoröhren

engl. Buckytubes, Fulleren-Röhren, röhrenförmige Teilchen aus Kohlenstoff-Atomen, die wegen ihrer Hohlstruktur und der fünfeckigen Anordnung der C-Atome an den Röhren-Enden der Klasse der Fullerene zugeordnet werden.

Fulleren-Röhren bilden sich, wenn das von Krätschmer und Huffman entwickelten Lichtbogen-Verfahren nicht mit Wechselstrom, sondern mit Gleichstrom betrieben wird. Hierbei entstehen jedoch meist mehrschalige Röhren (siehe Abb. 1), die englisch als multi-wall nanotubes (MWNT) bezeichnet werden. Der Abstand benachbarter Wände entspricht dabei in etwa dem Abstand zwischen 2 Lagen im Graphit. Derartige Röhren haben einen typischen Innendurchmesser von 1-3 nm (aussen: 2-20 nm) und können Längen im m-Bereich erreichen.

Mit einem katalytisch unterstützten Verfahren können auch Röhren mit nur einer einzigen Wand, single-wall nanotubes (SWNT), in Längen bis zu 100 mm hergestellt werden. Eine einzelne Kohlenstoff-Nanoröhre entspricht einer zu einem Zylinder aufgerollten Graphitlage, bei der beide Enden durch eine Fulleren-Kappe abgeschlossen werden (siehe Abb. 2).

Etwa 1 / 3 aller untersuchten Fulleren-Röhren sind metallisch oder Halbleiter mit geringer Bandlücke und könnten als Quantendrähte verwendet werden. Weitere mögliche Anwendungen für Fulleren-Röhren ergeben sich durch ihre guten mechanischen Eigenschaften (sehr hohe Zug-Festigkeit, gutes Biegeverhalten) bei gleichzeitig geringem spezifischem Gewicht.

Kohlenstoff-Nanoröhren 1: Transmissionselektronenmikroskopische Aufnahme von mehrschaligen Kohlenstoff-Nanoröhren.

Kohlenstoff-Nanoröhren 2: Unterschiedliche Fulleren-Röhren, aufgebaut aus einem hexagonalen Gitter und Abschlüssen aus Fulleren-Kappen.