Amerikanen maken nanotransportband en nanosoldeerbout

Koolstof nanobuisjes zijn te gebruiken als een gereedschap dat balletjes van goud, zilver en andere metalen met een diameter van minder dan 60 nanometer kan oppakken en verplaatsen. Manipulatie van dergelijke nanodeeltjes of zelfs individuele moleculen en atomen is nodig als nanotechnologen er in willen slagen zogeheten nanomachines te bouwen met bewegende onderdelen op moleculaire schaal.

Onder leiding van Alex Settle van de Universiteit van Californië (Berkeley) gebruikte een team van fysici de nanobuisjes als een soort transportband voor de kleine vloeibare metaalbolletjes (Nature, 29 april). Nanobuisjes zijn holle moleculen opgebouwd uit koolstofatomen. Ze hebben een structuur die doet denken aan een rol kippengaas van één of meer lagen.

De groep van Setlle sloot nanobuisjes met een lengte van 2 à 3 micrometer aan op een elektrisch circuit. Metaaldeeltjes (eerst het zilver-witte metaal indium, later ook goud en zilver) werden aangebracht op één uiteinde van een nanobuisje. Een stroom door het buisje zorgde ervoor dat het indium smolt en in kleine bolletjes langs de buitenkant van het ene naar het andere uiteinde ging bewegen. Een omkering van de stroom zorgde ook voor een omkering van het indiumtransport. De onderzoekers geven nog geen uitsluitsel over de fysische verklaring voor het fenomeen.

Omdat het indiumtransport over een nanobuisje direct reageert op een stroomverandering kan een nauwkeurig gedefinieerde hoeveelheid metaal worden verplaatst. Het massatransport langs de buisjes is gemeten in femtogrammen (10 gram). Eén femtogram komt overeen met circa vijf miljoen indium atomen, maar de onderzoekers claimen dat hun transportband zijn lading `in principe' ook atoom voor atoom zou kunnen afleveren. Omdat het nanobuisje gesmolten metaal brengt naar het uiteinde van een scherpe punt spreken zij zelfs van een `nano soldeerbout'.

Het manipuleren van individuele atomen is niet nieuw. In 1990 al slaagde Don Eigler van het researchlab van IBM in San José (Californië) erin om het IBM-logo te vormen van 35 individuele xenonatomen door deze met een scherpe elektrisch geleidende naald (Scanning Tunneling Microscope) naar de juiste plek te slepen. Voor het vastpakken van de nanobuisjes en de aansluiting op een stroomcircuit heeft ook Settle een STM gebruikt. Anders dan Eigler kan hij de metaal atomen met zijn transportband annex soldeerbout nu dus niet alleen verslepen, maar ook op- en afladen.