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Ein '''Nanodraht''' ({{EnS|''Nanowire''}}) ist ein feines, langgestrecktes Stück [[Metalle|Metall]], [[Halbmetalle|Halbmetall]] oder [[Halbleiter|Verbindungshalbleiter]] mit einem Durchmesser im Bereich bis maximal 100 [[Nanometer]] (0,1 [[Meter#Mikrometer|Mikrometer]] = 0,0001 [[Millimeter]]). Metallisch leitende [[Kohlenstoffnanoröhre]]n können auch als Nanodraht im Sinne eines elektrischen Leiters bezeichnet werden. Als [[Mikrobielle Nanodrähte|(mikrobielle) Nanodrähte]] werden auch elektrisch leitende Zellanhänge von [[Bakterien]] bezeichnet, mit deren Hilfe die Organismen externe [[Elektronenakzeptor]]en nutzen.

== Herstellung ==
Ein in der Forschung häufig angewandtes Verfahren zur Herstellung von eingebetteten beziehungsweise freien Nanodrähten ist die elektrochemische Abscheidung des gewünschten Metalls in geeignete [[Nanopore]]n und anschließendes Herauslösen. Geeignet sind beispielsweise die Poren von [[Aluminiumoxid]], das mit starken [[Base (Chemie)|Base]]n oder mit [[Fluorwasserstoffsäure]] aufgelöst werden kann.

Ein weiteres, häufig angewandtes, Verfahren ist das direkte Wachstum in einem [[VLS-Mechanismus|Vapor-Liquid-Solid-Prozess]]. Dies ist sowohl für Wachstum auf einem Substrat, als auch zur Herstellung von losen Nanodrähten, welche mit dem Gasfluss durch den Reaktor abgesaugt werden, nutzbar. Der Durchmesser der so erzeugten Nanodrähte hängt von der Größe der verwendeten Katalysatortröpfchen ab. Die Herstellung von Metalltröpfchen im Nanometerbereich ist schwierig, da diese thermodynamisch nicht stabil sind<ref>{{cite journal |first=Jiangtao |last=Hu |coauthors=Teri Wang Odom, Charles M. Lieber |title=Chemistry and Physics in One Dimension: Synthesis and Properties of Nanowires and Nanotubes |journal=Accounts of chemical research |volume=32 |issue=5 |pages=435–445 |date=1999 |url=http://cmliris.harvard.edu/assets/AccChemRes_32_435.pdf |language=en}}</ref>.

In der [[Halbleitertechnologie]] werden Nanodrähte mit [[Fotolithografie (Halbleitertechnik)|lithografischen Verfahren]] hergestellt, die in diesem Fall besonders aufwändig sind, da die gewünschten Strukturen kleiner sind als die [[Wellenlänge]] des sichtbaren [[Licht]]s. Man muss daher spezielle Verfahren anwenden und mit kurzwelligem Licht wie [[UV-Licht]] arbeiten (zum Beispiel mit Laserlicht mit 193 nm Wellenlänge). Mittlerweile können Chips mit einer Leiterbahnbreite von 32 nm hergestellt werden (Stand 2011).

Nanodrähte können sich auch selbstorganisiert auf Halbleiteroberflächen bilden. Zum Beispiel kann ein Siliziumsubstrat mit [[Metalle der Seltenen Erden|Seltenerdmetallen]] bedampft und anschließend getempert werden. Daraufhin bilden sich Strukturen, die wenige Nanometer breit und hoch und mehrere 100 Nanometer lang sind.<ref>{{Literatur |Autor=C. Preinesberger, S. K. Becker, S. Vandré, T. Kalka, M. Dähne |Titel=Structure of DySi2 nanowires on Si(001) |Sammelwerk=Journal of Applied Physics |Band=91 |Nummer=3 |Datum=2002-02 |Seiten=1695–1697 |ISSN=0021-8979 |DOI=10.1063/1.1430540 |Online=[http://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.1430540 Online] |Abruf=2023-02-08 |Sprache=en}}</ref> Aufgrund der kleinen lateralen Ausdehnungen sind die Quanteneffekte so stark, dass Seltenerdsilizidnanodrähte auf Si([[Millersche Indizes|001]]) einem eindimensionalen Metall gleichen.<ref>{{Literatur |Autor=Kris Holtgrewe, Stephan Appelfeller, Martin Franz, Mario Dähne, Simone Sanna |Titel=Structure and one-dimensional metallicity of rare-earth silicide nanowires on Si(001) |Sammelwerk=Physical Review B |Band=99 |Nummer=21 |Datum=2019-06-10 |Seiten=214104 |ISSN=2469-9950 |DOI=10.1103/PhysRevB.99.214104 |Online=[https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.99.214104 Online] |Abruf=2023-02-08 |Sprache=en}}</ref> Seltenerdsilizidnanodrähte auf Si(''[[Millersche Indizes|hhk]]'') bieten sogar die Möglichkeit, die Dimensionalität des Elektronengases zwischen zweidimensional und eindimensional zu tunen.<ref>{{Literatur |Autor=Stephan Appelfeller, Kris Holtgrewe, Martin Franz, Lars Freter, Christian Hassenstein, Hans-Ferdinand Jirschik, Simone Sanna, Mario Dähne |Titel=Continuous crossover from two-dimensional to one-dimensional electronic properties for metallic silicide nanowires |Sammelwerk=Physical Review B |Band=102 |Nummer=11 |Datum=2020-09-24 |Seiten=115433 |ISSN=2469-9950 |DOI=10.1103/PhysRevB.102.115433 |Online=[https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.102.115433 Online] |Abruf=2023-02-08 |Sprache=en}}</ref>

Neue Forschungen beschäftigen sich auch mit der Herstellung von Nanodrähten auf Basis von [[DNA]]. Hierbei werden DNA-Stränge metallisiert, um die Leitfähigkeit zu erhöhen. Während der Metallisierung mit beispielsweise Silberteilchen kommt es gleichzeitig zu einer Vernetzung benachbarter Stränge. In einem zweiten Metallisierungsprozess kann Gold aus einer Lösung an den Silberteilchen abgeschieden werden. Über die Dauer der Goldabscheidung kann der Durchmesser der Nanodrähte variiert werden. Mit der neuen Methode erhält man mikrometerlange, elektrisch kontaktierbare Nanodrähte, die das Potenzial für die Herstellung von miniaturisierten [[Integrierter Schaltkreis|Schaltkreisen]] haben.<ref>{{Literatur |Autor=Jan Timper, Katrin Gutsmiedl, Christian Wirges, Janine Broda, Michael Noyong, Joachim Mayer, Thomas Carell, Ulrich Simon |Titel=Herstellung leitfähiger Nanostrukturen durch Oberflächen-Klickreaktion und kontrollierte Metallisierung von DNA |Sammelwerk=Angewandte Chemie |Datum=2012 |DOI=10.1002/ange.201202401 |Kommentar=Zuschrift im Druck |Sprache=de}}</ref>

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4707308-1|LCCN=sh97004111}}

[[Kategorie:Nanowerkstoff]]
[[Kategorie:Festkörperphysik]]

Nanodraht - Versionsgeschichte

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