Världens minsta tunnlar har en bredd på bara några nanometer. Forskare från Karlsruhe Institute of Technology (KIT) och Rice University, USA, har grävt sådana tunnlar i grafitprover. Detta kommer att möjliggöra strukturering av materialens inre genom självorganisering inom nanometerområdet och skräddarsydda nanoporös grafit för tillämpningar inom medicin och batteriteknologi. Resultaten presenteras nu i den vetenskapliga tidskriften Naturkommunikation .

Tunnlarna tillverkas med nickelnanopartiklar på grafit som sedan värms upp i närvaro av vätgas. Ytan på metallpartiklarna, som bara mäter några nanometer, fungerar som en katalysator som tar bort kolatomerna i grafiten och omvandlar dem med hjälp av väte till gasen metan. Genom kapillärkrafter, nickelpartikeln dras in i "hålet" som bildas och borras genom materialet. Storleken på tunnlarna som erhölls i experimenten var i intervallet 1 till 50 nanometer, som ungefär motsvarar en tusendel av diametern på ett människohår.

För att tillhandahålla bevis på den verkliga existensen av dessa grafittunnlar, forskarna har använt sig av svepelektron- och sveptunnelmikroskopi. "Mikroskop, faktiskt, avbilda endast de övre lagren av provet, "huvudförfattarna till studien, Maya Lukas och Velimir Meded från KIT:s Institute of Nanotechnology, förklara. "Tunnlarna under dessa övre skikt, dock, lämna atomstrukturer på ytan vars förlopp kan spåras och som kan tilldelas nanotunnlarna med hjälp av de mycket detaljerade scanning tunnelmikroskopbilderna och baserade på datoriserade simuleringar." djupet på tunnlarna bestämdes exakt med hjälp av en serie bilder tagna med ett svepelektronmikroskop från olika perspektiv.

Porös grafit används, till exempel, i elektroderna på litiumjonbatterier. Laddningstiden skulle kunna reduceras genom att använda material med lämpliga porstorlekar. Inom medicin, porös grafit skulle kunna fungera som bärare av läkemedel som ska frigöras under längre tidsperioder. Ersätta grafit med icke-ledande material, t.ex. bornitrid, med atomstrukturer som liknar grafit, tunnlarna skulle kunna fungera som grundstrukturer för nanoelektroniska komponenter som nya sensorer eller solceller.