17.12.2010

Gefaltete Kristalle

Ein von Textilien bekanntes Merkmal, die Falten, wurde bei zweidimensionalen Kristallen auf gekrümmten Flächen identifiziert.

Ein von Textilien bekanntes Merkmal, die Falten, wurde bei zweidimensionalen Kristallen auf gekrümmten Flächen identifiziert.

Es ist nicht möglich, die Oberfläche einer Kugel in Sechsecke aufzuteilen. Wie von Fußbällen oder geodätischen Kuppeln her bekannt, müssen Fünfecke hinzu genommen werden, um die Oberfläche ganz zu füllen. Wechselwirkende Teilchen, die sechseckige Muster auf einer Ebende ausbilden, übernehmen diese und andere Arten topologischer Defekte, wenn sie auf einer gekrümmten Fläche wachsen.

Wissenschaftler um William Irvine von der University of Chicago haben nun herausgefunden, dass kristalline Bereiche, die auf einer negativ gekrümmten Oberfläche gewachsen wurden, auch lineare Defekte analog zu Bundfalten von Röcken und Hosen entwickeln können. Die Forscher entwickelten ein Experiment, dass es ihnen ermöglicht, Kristallstrukturen auf unterschiedlichen, sowohl negativ als auch positiv, gekrümmten Oberflächen zu untersuchen. Auf negativ gekrümmten Oberflächen beobachteten sie dabei zwei Defektarten: isolierte Siebenecke (analog zu den Fünfecken auf einer Kugel) und Falten. Die Falten erlauben eine genauere Kontrolle des Kristallisationsverhaltens gekrümmter Strukturen als isolierte Punktdefekte, was sie für Anwendungszwecke interessant macht. Ein Beispiel dafür sind „taillierte“ Nanoröhren.

Abb.: Die Defektstruktur in Kristallen auf einer negative gekrümmten Kapillarbrücke ähnelt einer Bundfalte. (Bild: William Irvine, University of Chicago)

MH

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