Auf die Kanten kommt es an

Bild: Mehrwandiger MoS2-Nano-Oktaeder

Seit längerem ist bekannt, dass sehr kleine, schwefelreiche Molybdändisulfid (MoS2)-Plättchen Kraftstoff entschwefeln können, und dass diese Fähigkeit mit abnehmender Teilchengröße sehr stark ansteigt. Dieser Effekt wurde auf die spezielle Struktur entlang der Kanten dieser regelmäßig dreieckigen Nanoteilchen zurückgeführt. Im Gegensatz zum halbleitenden MoS2-Festkörper sind diese Kanten elektronisch leitend wie ein Metall.

Da die Bindung schwefelhaltiger Verunreinigungen des Kraftstoffs nur an den Kanten der dreieckigen Plättchen erfolgt, interessierte sich ein internationales Team aus Wissenschaftlern für die Bindungseigenschaften von größeren MoS2-Nanoteilchen mit vielen, langen und gut zugänglichen Kanten. Vor allem dreidimensionale Teilchen, so fanden sie heraus, versprechen ein hohes Potential für die Entschwefelung und Entgiftung von Autoabgasen. Solche Oktaeder-Teilchen von der Gestalt einer Doppelpyramide sind weniger aufwendig in der Herstellung als die im Einsatz befindlichen sehr kleinen Plättchen, die quasi wie Nano-Konfetti auf einer Goldschicht hergestellt werden müssen.

Neben der Partikelgröße, so das Ergebnis der Untersuchungen, bestimmt die dreidimensionale Struktur von MoS2-Nanoteilchen die chemischen und physikalischen Eigenschaften in entscheidender Weise. MoS2-Nanoteilchen wie Plättchen, Fullerene und sogar Nanoröhren mit Abmessungen von mehr als 10 Nanometern sind halbleitend wie der ausgedehnte MoS2-Kristall.

Im Gegensatz dazu existieren im Durchmesserbereich von 3 bis 7 Nanometern regelmäßige, dreidimensionale Strukturen, die aus je acht gleichseitigen Dreiecken zusammengesetzt sind. Für die Kanten und Ecken dieser Nano-Oktaeder sagen die Berechnungen der Dresdner Wissenschaftler ähnliche metallische Eigenschaften voraus, wie sie für die kleineren, katalytisch aktiven Nanoplättchen gefunden wurden.

COMPAMED.de; Quelle: Technische Universität Dresden