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Bild: Jens Bauer, KIT
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Mikrogerüste Kleinstes Fachwerk-Gebäude der Welt

05.09.2016

Mit einem 3D-Drucker haben Forscher des KIT das bislang kleinste Fachwerk-Gebäude der Welt errichtet – es ist nur unter dem Mikroskop zu erkennen. Die künstlich hergestellte Gitterstruktur besteht aus dem besonders festen Metamaterial Glaskohlenstoff. Der Werkstoff soll in Elektroden von Batterien oder in optischen Bauteilen eingesetzt werden.

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Das winzige Fachwerk wird aus 200 Nanometer dicken und weniger als einen Mikrometer langen Streben zusammengehalten. Es ist damit fünffach kleiner als vergleichbare Mikrogerüste, aber trotzdem sehr stabil und leicht. Glaskohlenstoff ist reiner Kohlenstoff, der glasartige keramische Eigenschaften mit denen des Graphits vereint. Solche Metamaterialien besitzen mechanische oder optische Eigenschaften, die unstrukturierte Feststoffe nicht erreichen können. Das Nano-Gebäude erstellten die Forscher zunächst mit 3D-Laserlithografie, wobei Laserstrahlen computergesteuert die gewünschte Struktur in einem Photolack aushärten. Allerdings erzeugt dieses Verfahren nicht derart winzige Gebilde. Der Trick: Das Lack-Fachwerk wurde noch mittels Pyrolyse geschrumpft und verglast. Ein Vakuum-Ofen erhitzte die Struktur auf rund 900 °C, wodurch nur der Kohlenstoff zurückblieb. Das so geschrumpfte Gebäude setzten die Forscher mit einem Stempel unter Druck, um dessen Stabilität zu testen – nur Diamanten seien noch fester, lautete das Ergebnis.

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