Japan

Sumio Iijima

Balzan Preis 2007 für Nanowissenschaften

Für seine Entdeckung der Kohlenstoffnanoröhrchen, insbesondere der einwandigen Kohlenstoffnanoröhrchen und die Erforschung ihrer Eigenschaften.

Die Nanowissenschaften erforschen die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Materialien mit einer Struktur, deren Massstab einen oder mehrere Nanometer beträgt (ein Nanometer entspricht einem Millionstel eines Millimeters). Auf dieser Skala, die der Dimension weniger Atome entspricht, erhalten die Quanteneffekte besondere Bedeutung und führen zu überraschenden und technisch interessanten Eigenschaften. Unter den zahlreichen, in den vergangenen zwanzig bis dreissig Jahren erforschten Strukturen haben sich die Kohlenstoffnanoröhrchen als die vielversprechendsten erwiesen. Sie werden heute weltweit in vielen Forschungslabors intensiv untersucht.

Die Wand eines Kohlenstoffnanoröhrchens besteht aus einer oder mehreren Schichten von Atomen, die eine sechseckige Struktur bilden. Während der Durchmesser der Röhrchen nur 1-2 Nanometer beträgt, kann ihre Länge makroskopische Dimensionen von 1 mm und mehr erreichen. Sumio Iijimas Entdeckung der Nanoröhrchen erfolgte im Jahre 1991. Die interessanteste Form darunter stellen die einwandigen Kohlenstoffnanoröhrchen dar, die er 1993 entdeckte. In der Folgezeit entwickelte er auch Methoden zu ihrer Produktion.

Die Nanoröhrchen besitzen interessante mechanische Eigenschaften: sie sind längs ihrer Achsen sehr resistent und ausgesprochen flexibel. Ihre mechanischen, elektrischen und thermischen Eigenschaften hängen von ihrem Durchmesser ab, aber auch von der Art, wie die sechseckige Aussenfläche aufgerollt ist, d. h. gerade oder schräg, was ihr eine spiralförmige oder helikale Struktur verleiht. Nanoröhrchen besitzen auch interessante elektrische Eigenschaften: je nach ihrer Spiralform können Nanoröhrchen auch Halbleiter oder sogar exzellente Leiter sein.

Zahlreiche mögliche Applikationen sind heute Gegenstand wichtiger Forschungs- und Entwicklungsprojekte, zu denen mit Nanoröhrchen verstärkte leichte und resistente Materialien gehören, beispielsweise für spezialisierte Applikationen eingesetzte Kohlenstofffasern, auf Nanoröhrchen basierende elektronische Bestandteile wie Dioden und Transistoren, transparente und leitfähige Filme, Elektroden für Super-Kondensatoren, Feldemitter für Displays und vieles mehr.

Sumio Iijima ist Direktor des Forschungszentrums für neue Kohlenstoffmaterialien am Nationalen Institut für Wissenschaft und Technologie in Tsukuba und Professor der Abteilung für Material- und Ingenieurwissenschaften an der Meijo University in Nagoya.