Nanokäfige für Batterien

Auch wenn die Nanotechnik anfangs zuweilen als eine Art Fortsetzung der Mikromechanik in noch tausendmal kleinerem Maßstab ausgemalt wurde, im Wesentlichen ist sie derzeit Chemie.

Während manche Forscher auf die Tricks des Lebens bauen und mit Biomolekülen und deren Selbstorganisationsfähigkeiten experimentieren, setzen andere auf eine im Makroskopischen schon lange gebräuchliche Technik: die Galvanik. Mancher mag sich da noch an Schülerexperimente erinnern, wo sich das Kupfer aus einer Kupfersalzlösung an der negativen Elektrode ablagert, wenn eine elektrische Spannung angelegt wird.

Ähnliches passiert auch bei den Versuchen eines Teams von Chemikern aus Südkorea und Deutschland. Allerdings geht es bei ihrem Verfahren des »galvanischen Austauschs« nicht um das Verkupfern oder Vergolden, sondern um die Herstellung von winzigen hohlen Würfeln aus Metalloxiden (die Kantenlänge im Bild beträgt reichlich 20 Nanometer). Die Oxidpartikel sollen die Kapazität von Lithiumbatterien erhöhen.

Um sie herzustellen, brachten die Wissenschaftler um Myoung Hwan Oh von der Seoul National University Manganoxid (Mn3O4) in eine Eisenperchloratlösung. Wie die Autoren im Fachblatt »Science« (Bd. 340, S. 964) schreiben, ersetzte das Eisen aus der Lösung dann an den Kanten der Manganoxid-Nanopartikel das Mangan. Gleichzeitig wurde das Mn3O4 im Inneren des Würfels aufgelöst. Wie Co-Autor Nicola Pinna von der Berliner Humboldt-Universität erklärt, entstehen die gewünschten Eisenoxid-Nanokäfige so aber nur, wenn die ursprünglichen Mn3O4-Kristalle klein genug sind. StS