Technology Review > Materie > Nanonasen für die Flughafensicherheit
Nanonasen für die Flughafensicherheit
05.09.06 – Kevin Bullis
![Bild 1 [180 x 180 Pixel @ 31,2 KB]](/tr/imgs/08/2/5/3/4/1/3/cf8804bda2b697d1.jpg)
Quelle: San Francisco International Airport
Neuartige chemische Sensoren mit Nanopartikeln sollen künftig dafür sorgen, dass selbst einzelne Moleküle von Sprengstoffen oder anderen gefährlichen Chemikalien erkannt werden können. Doch damit das auch außerhalb des Labors funktioniert, müssen erst einmal neue Produktionsmethoden entwickelt werden, die sowohl hoch präzise als auch kostengünstig sind. Forscher bei Hewlett-Packard (HP) und an der University of California in Irvine haben nun einen Prozess aus der Halbleiterherstellung umgearbeitet, um ganze Arrays von Nanopartikeln in wenigen Minuten herzustellen - bis auf den Nanometer genau.
Das neue Verfahren (publiziert in Nano Letters, kostenpflichtig) beschrieben wird, überzieht Nanodrähte, die aus seltenen Erd-Metallen hergestellt wurden, mit Platin. Die Nanodrähte werden vorher auf einen Siliziumkristall aufgebracht.
Regina Ragan, zuvor Forscherin bei HP und heute Professorin für Chemieingenieurwesen an der University of California in Irvine, erläutert, dass eine bestimmte Platin-Konzentration zur Bildung von Klumpen führe, was Teile der Nanodrähte unbeschichtet lasse. Gibt man die Nanodrähte dann in Plasma, werden die nicht mit Platin bedeckten Teile weggeätzt. Ergebnis sind eng gruppierte Platin-Nanopartikel, die jeweils acht Nanometer umfassen. Das Verfahren könnte sich leicht in der Massenproduktion umsetzen lassen, weil Techniken verwendet werden, die bislang schon bei der Halbleiterproduktion zum Einsatz kommen. Zudem würden nur wenige Schritte benötigt, so Ragan.
Die Forscher glauben, dass sich so auch Nanopartikel mit Gold- oder Silber-Überzug gewinnen ließen. Genau diese würden sich für den beschriebenen hochempfindlichen Chemie-Detektor eignen, der einzelne Moleküle erkennen kann. Dabei käme die so genannte Ramanspektroskopie zum Einsatz, bei der von Molekülen gestreutes Licht jeweils eine ganz bestimmte Signatur der jeweiligen Chemikalie hinterlässt.
"Das Problem mit der normalen Ramanschen Streuung ist allerdings, dass man eine sehr, sehr große Probe der Moleküle braucht", sagt der HP-Nanotech-Experte Stanley Williams, der an dem Projekt beteiligt war. Sitzt ein zu untersuchendes Molekül allerdings zwischen zwei Silber-Nanopartikeln, kann die Technik auf ultrasensibel getrimmt werden: "Statt mehrerer Billionen Molekülen reicht dann nur eines."
David Rauh, Präsident der US-Forschungsfirma EIC Laboratories, glaubt, dass sich mit der Technik bald Sensoren bauen lassen werden, die sich an Flughäfen oder Kriegsschauplätzen einsetzen ließen, um vielfältigste Gefahrstoffe zu erkennen - darunter wahrscheinlich auch flüssige Sprengstoffe.
Rauh geht davon aus, dass erste Produkte in den nächsten fünf Jahren verfügbar sein werden. Er glaubt jedoch nicht, dass die im Labor gezeigte Ein-Molekül-Erkennung anfangs kommerziell verfügbar sein wird: "So etwas braucht man nur in sehr speziellen Szenarien." Für Flughäfen wäre das wohl egal - die Genauigkeit des neuen Detektors wäre erheblich besser als das, was bisher verfügbar ist, inklusive der Erkennung neuer Stoffe und kleinster Anteile.
Die Arbeit von HP und der University of California in Irvine ist ein gutes Beispiel für ein wachsendes Wissenschaftsfeld: der Forschung an Nanoproduktionsstätten. Man entwickelt neue Methoden zur Produktion ganz genau abgestimmter Nanostrukturen, deren Größe, Form und Abstand sich sensibel festlegen lässt. Dies ist für Sensoren unerlässlich.
Derzeit sei eine Anordnung von zwei Silber-Nanopartikeln in der genau gewünschten Größe und mit einem erforderlichen Abstand von ein oder zwei Nanometern mehr oder weniger "ein Unfall", so Williams. "Es war einfach nicht möglich, so etwas willentlich zu bauen. Der HP-Produktionsprozess kostet fast nichts und birgt nun diese Chance."
Für den Chemiker Chad Mirkin von der Northwestern University in Chicago haben die Forscher einen cleveren Weg gefunden, die Partikel auf einer Fläche anzuordnen. "Wenn das geht, hilft das in vielen Bereichen - von der Katalyse über optische Systeme bis hin zur Elektronik." Allerdings hätten HP und die University of California in Irvine noch nicht gezeigt, ob das Verfahren vielfältig mit anderen Metallen funktioniert. Auch sei die Verwendung in Sensoren noch ungetestet. "Außerdem gibt es einen Wettbewerb mit anderen experimentellen Methoden, Nanopartikel-Arrays präziser Größe und Verteilung so schaffen", sagt Mirkin.
Übersetzung: Ben Schwan.
Permalink: http://heise.de/-278885
Technologie-Partner
- 3D
- 3D-Drucker
- App
- Auto
- Autoindustrie
- Batteriechemie
- Bildung
- Biosensoren
- Datenschutz
- Energie
- Erneuerbare Energien
- Fab Lab
- Fernsehen
- Gentechnik
- GPS
- Halbleiter
- Handy
- Hardware
- Hotspot
- Hybridantrieb
- Innovation
- Internet
- Internet-Geschichte
- Japan
- Klimaschutz
- Laser
- Logistik
- Maschinenbau
- Medizin
- Memristor
- Nanotechnologie
- Navigation
- Netzneutralität
- Objektiv
- Patente
- Pharmaindustrie
- Photonik
- Placebo
- Produkte
- Prozessor
- Raumfahrt
- Roboter
- Sicherheit
- Smartphone
- Social Network
- Solarenergie
- Start-ups
- Themenmolekül
- Web 2.0
- WLAN
- Blog
- Service
