Amerikanische Forscher haben herausgefunden, dass die Leitfähigkeit einer Kohlenstoffnanoröhre auf chemischem Weg über einen weiten Bereich variiert werden kann. In ihrem Pilotexperiment oxidierten die Wissenschaftler einzelne Kohlenstoffnanoröhren in einer Flüssigkeit durch Anlegen einer elektrischen Spannung und verwandelten diese so in Isolatoren. Dieser Vorgang ist reversibel, sodass die Röhren durch Umpolungen der Spannung zwischen einem leitenden und einem nichtleitenden Zustand hin und her geschaltet werden können. Die Forscher glauben, auf diese Weise den Schlüssel für einen hochempfindlichen Sensor für biomedizinische Anwendungen in der Hand zu halten.
In dem Experiment der Forscher von der Universität von Kalifornien in Irvine ließ sich der Stromfluss durch eine einzelne Nanoröhre durch Anlegen einer elektrischen Spannung an die die Röhre umgebende Flüssigkeit ein- und ausschalten (siehe Bild). Im Gegensatz zu herkömmlichen Halbleitertransistoren geschah dies allerdings nicht durch eine Veränderung der Ladungsträgerdichte, sondern durch chemische Redoxreaktionen, so der Leiter der Arbeitsgruppe Philip Collins.
Durch die von der Spannung ausgelösten Redoxreaktionen werden freie Leitungselektronen entweder aus der Röhre entfernt oder in diese eingespeist. Die Forscher glauben, dass derartige Reaktionen auch durch Bindungen von kleinen Molekülen wie etwa Proteinen an die Röhren ausgelöst werden können.
Um diese Vision in die Tat umzusetzen, wollen die Forscher nun darangehen, einzelne Nanoröhren mit Antikörpern zu versehen. Der Stromfluss durch eine derartig bestückte Röhre würde dann durch die Bindung der Antikörper an ihre entsprechenden Antigene beeinflusst werden. Collins schätzt sogar, dass eine einzelne Antigen-Antikörperpaarung eine Nanoröhre in einen Nichtleiter verwandeln kann.
Physical Review Letters, Bd. 97, Artikel 016601 Stefan Maier
