Silizium zeigt Muskeln.
Neue Materialkonzepte für die Technik von morgen.
Ob Smartphone, Laptop, oder Smart Watch: Das chemische Element Silizium findet sich in jedem elektronischen Bauteil und noch so kleinen Computerchip. So ist Silizium auch der Namensgeber für das Silicon-Valley, der Heimat zahlreicher Technologieunternehmen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Technischen Universität Hamburg ist es nun gelungen, Silizium Muskelkraft zu verleihen. Mit dieser neuen Eigenschaft kann das Material erstmals elektrische Signale in mechanische Bewegungen umwandeln. Damit bietet das neue Hybridmaterial völlig neue Perspektiven für die chipbasierte Technik von morgen.
Damit der Lautsprecher in einem Smartphone funktioniert, bedarf es sogenannter aktorischer Materialien. Diese führen kleine Bewegungen im Mikrometer- und Nanometerbereich elektrisch und sehr präzise aus und bringen damit beispielsweise Luft zum Schwingen. Bisher konnte Silizium derartige Funktionen nicht übernehmen. „Um das zu ändern, ahmten wir auf künstliche Art und Weise das nach, was die Natur bereits in Biomaterialien wie Knochen oder Zähnen durch eine geschickte Kombination von weicher und harter Materie umsetzt“, sagt Wissenschaftler Patrick Huber von der TU Hamburg. Uns ist es gelungen, dass sich diese Muskelmoleküle und damit das komplette Siliziumgerüst des Hybridmaterials unter elektrischer Spannung ausdehnt und anschließend wieder zusammenzieht“, erklärt der Physiker.
An der TU Hamburg werden neben Silizium mit Muskeln weitere neue Materialsysteme im Sonderforschungsbereich SFB 986 erforscht.
In dem Projekt arbeiten neben der TU Hamburg auch Forschende der Universität Hamburg (UHH), des Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY) und des Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG) zusammen.