Herstellung, Handhabung und Charakterisierung von nanoskopischen kohlenstoffbasierten Graphitkegeln (Tubular Graphite Cones) sowie Nano-Helix-Strukturen (Carbon Nano Helices)

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Die Herstellung, Charakterisierung und Manipulation der nanoskopischen geometrisch definierten Strukturen ist ein viel versprechendes Forschungsgebiet mit den zukunftsorientierten Anwendungsmöglichkeiten. Die bekanntesten Strukturen sind die Kohlenstoff-Nano-Röhre (Carbon-Nano-Tubes, CNTs), für die sich bereits technische Anwendungen ergeben haben. Zwei völlig neue, vor kurzem realisierte Kohlenstoffnanostrukturen sind die Graphitkegel mit inneren Nanoröhren (Tubular Graphite Cones, TGCs) sowie Kohlenstoff-Nano-Helix-Strukturen (Carbon Nano Helices, CNHs). Abgeschieden wurden diese durch eine Mikrowellen-Plasma-unterstützte Gasphasenabscheidung (microwave-plasma-enhanced-chemical-vapor-deposition - MWCVD). Die TGCs sind im Vergleich mit Kohlenstoff-Nano-Tubes (CNTs) aufgrund ihrer speziellen geometrischen Form und Mikrostruktur in einigen Bereichen leistungsfähiger als die CNTs. Diese besonderen geometrischen und strukturellen Eigenschaften lassen eine axiale Festigkeit ähnlich wie bei den CNTs erwarten, die jedoch in diesem Fall mit einer höheren Steifheit entlang der Radialrichtung kombiniert ist, was die TGS für Anwendung als Tastspitze oder Nanokanülen attraktiv machen.Die den italienischen Fusilli-Nudeln ähnelnden Nano-Helix-Strukturen zeigen eine deutlich größere Oberfläche auf und unterscheiden sich zudem stark im Aufbau und Geometrie. Die große Oberfläche weist die CNHs als potenzielles Speichermedium aus. In diesem Projektvorhaben sollen die grundlegenden Fragestellungen nach den Wachstumsmechanismen dieser Struktur geklärt werden, um die physikalischen Zusammenhänge zu verstehen. Eine grundlegende begleitende Charakterisierung der Strukturen durch kombinierte Anwendung verschiedenster Analysemethoden soll das Gesamtvorhaben abschließen.