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Dübendorf, St. Gallen und Thun - Forscher der Empa, der Universität Peking und der University of Warwick haben einen wichtigen Schritt in Richtung Quantentechnologie gemacht. Sie konnten erstmalig einzelne, atomar genaue Nanobänder aus Graphen mit Elektroden verbinden. Diese bahnbreitende Entdeckung ebnet den Weg für eine detaillierte Charakterisierung dieser "Wunderbänder" und ihre mögliche Anwendung in der Quantentechnologie.
Graphen, eine zweidimensionale Struktur aus Kohlenstoff, zeigt bemerkenswerte physikalische Eigenschaften wie hohe Zugfestigkeit, Wärme- und Stromleitfähigkeit. Nanobänder aus Graphen besitzen noch faszinierendere Eigenschaften, die durch genaue Steuerung vielfältiger elektrischer, magnetischer und optischer Eigenschaften manipuliert werden können.
Unter der Leitung von Mickael Perrin forscht ein Team im Empa-Labor "Transport at Nanoscale Interfaces" an diesen vielversprechenden Graphen-Nanobändern. Die Forschung gestaltet sich herausfordernd, da schmalere Bänder stärkere Quanteneffekte zeigen, jedoch auch schwieriger anzusteuern sind. Durch einen komplexen Prozess ist es den Forschern gelungen, atomar präzise Graphen-Nanobänder elektrisch leitend zu kontaktieren. Dies erforderte die Nutzung winziger Elektroden in Form von Kohlenstoff-Nanoröhrchen.
Das Team arbeitete interdisziplinär mit verschiedenen Forschungsgruppen zusammen, um diese Technologie zu entwickeln. Die hochpräzisen Graphen-Nanobänder wurden vom Empa-Labor "nanotech@surfaces" unter der Leitung von Roman Fasel hergestellt. Die Forschungsgruppe von Jin Zhang an der Universität Peking produzierte die notwendigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen, während Computational Scientists der University of Warwick unter der Leitung von Hatef Sadeghi die Studienergebnisse interpretierten.
Die Manipulation von Nanobändern eröffnet Möglichkeiten für zukünftige Anwendungen in der Quantentechnologie. Obwohl die kommerzielle Nutzung noch entfernt ist, zeigt diese Forschung den Weg auf, wie Graphen-Nanobänder dazu beitragen könnten, hochentwickelte Quantentechnologien zu gestalten, die auf präzisen Quanteneffekten beruhen.
Herausgeber
Eidg. Materialprüfungs- und Forschungsanstalt
http://www.empa.ch
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