„Good vibrations” auf der Nano-Skala
Schon die Beach Boys ersehnen sich die „good vibrations“ in ihrem gleichnamigen Song herbei und auch auf der Nano-Skala sind Schwingungen erwünscht. Denn Schwingungen sehen nicht nur schön aus, sondern können auch Rückschlüsse auf Materialeigenschaften liefern. Abgeleitet aus dem altgriechischen Wort für Zwerg ( = nnos), bezeichnet die Vorsilbe „Nano“ im Wort Nanometer den milliardsten Teil eines Meters (1 nm = 10-9 m). Der Lehrstuhl für Mikro- und Nanostrukturforschung (IMN) von Prof. Spiecker untersucht das Materialverhalten von Nanomaterialen mithilfe von Elektronenmikroskopie und hat sich dazu Schwingungseigenschaften von Nanodrähten zu Nutze gemacht.
Ähnlich den Saiten einer Violine, können auch Nanodrähte in Schwingung versetzt werden und somit einen Ton erzeugen. Die Resonanzfrequenz, also die Tonhöhe, der Schwingung hängt dabei von der Materialgeometrie und dem elastischen Biegeverhalten ab. Um das genauer zu untersuchen, haben die beiden IMN-Forschenden Lilian Vogl und Peter Schweizer das Schwingungsverhalten einer Vielzahl von metallischen Nanodrähten untersucht und eine überraschende Entdeckung gemacht: Anders als bei makroskopischen Balken zeigen Drähte auf der Nano-Skala ein elastisches Verhalten, das sowohl von der Größe der Drähte (engl. size effect) als auch iher Form (engl. shape effect) abhängt. Zusätzliche Zugversuche bestätigen die beobachteten Effekte und bekräftigten das veränderte Verhalten von Nanostrukturen. Mit ihrem prägnanten Leitspruch „Size and shape matter!“ will das Forschendenteam um Prof. Spiecker nun auf die neuen Erkenntnisse zu Materialeigenschaften auf der Nanoskala aufmerksam machen und ihre „good vibrations“ verbreiten.
Die Publikation ist in der Zeitschrift MRS Advances erschienen:
Lilian Maria Vogl, Peter Schweizer, Gunther Richter & Erdmann Spiecker
„Effect of size and shape on the elastic modulus of metal nanowires”
MRS Advances (2021)