Nanokristalle – so winzig, dass Milliarden auf einen Fingernagel passen – haben Wissenschaft und Technologie revolutioniert und 2023 den Nobelpreis für Chemie erhalten. Doch trotz ihres Potenzials konnten Forscher sie bisher nur aus einer begrenzten Auswahl von Materialien herstellen. Bis jetzt.
Chemiker der University of Chicago und des Argonne National Laboratory haben eine Methode entwickelt, um Nanokristalle aus Metallnitriden zu synthetisieren – einer technologisch entscheidenden Materialklasse, die sich konventioneller Synthese lange widersetzt hatte. Die am 15. Juli 2026 in Nature veröffentlichte Durchbruch könnte flexible Beleuchtung, gedruckte Elektronik, medizinische Implantate und mehr ermöglichen.
Metallnitride spielen bereits heute wichtige Rollen in der modernen Technologie. Galliumnitrid treibt LED-Lampen und Laptop-Displays an. Titannitrid wird in medizinischen Implantaten verwendet. Niobnitrid ist ein industrieller Supraleiter. Molybdännitrid dient als weit verbreiteter Katalysator.
Die Herstellung dieser Materialien als Nanokristalle könnte ihre Anwendungen radikal erweitern. Starrer Folien könnten Metallnitrid-Nanokristalle in Polymere gemischt, mit Tintenstrahldruckern abgeschieden oder in Stoffe und flexible Geräte integriert werden.
Das Team löste das Problem in zwei Schritten. Zunächst verwendeten sie geschmolzene Salze als flüssiges Medium zur Stabilisierung des Kristallwachstums. Dann identifizierten sie eine präzise Kombination aus Temperatur und Ammoniakdruck, die die hartnäckigen Metall-Stickstoff-Bindungen lockerte und ihnen erlaubte, sich zu lösen und neu zu bilden.
"Dieser Prozess ist sehr ungewöhnlich – er widerspricht jedem gesunden Menschenverstand auf diesem Gebiet," sagte Talapin. "Wir mussten den Ansatz völlig neu denken."
Mit dieser Methode produzierte das Team Nanokristalle aus Galliumnitrid und fast einem Dutzend anderer Metallnitride. Da diese Materialien sowohl nützlich als auch vergleichsweise preiswert sind, könnte ihre Umwandlung in Nanokristalle sie für eine viel breitere Palette von Technologien geeignet machen – von flexibler Elektronik bis hin zu biokompatiblen Beschichtungen.
