Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Goldene Nanoelektronik

20.12.2011
Weg frei für Mikroprozessoren aus Gold-Nanopartikeln

Normalerweise müssen Metallpartikel von einer Schutzschicht – den Liganden – umgeben sein, damit sie nicht aneinander haften. Jetzt aber hat das Forschungsteam um den Chemiker Dr. Stijn F.L. Mertens der Universität Bern herausgefunden, dass kleine Goldpartikel in ionischer Flüssigkeit auch ohne Liganden quantisiertes Ladungsverhalten zeigen. Quantisiert heißt, es können einzelne Ladungen kontrolliert auf eine extrem kleine Struktur aufgebracht und wieder heruntergeholt werden. Die Schutzfunktion übernimmt dabei die ionische Flüssigkeit.


Modell eines Gold-Nanopartikels in der ionischen Flüssigkeit. Quelle: M. Walter/FMF

Den theoretischen Hintergrund zum Projekt lieferten die Physiker Dr. Michael Walter und Alexander Held vom Freiburger Materialforschungszentrum der Albert-Ludwigs-Universität. Die beiden Wissenschaftler berechneten die Eigenschaften der Goldpartikel, indem sie durch ein Simulationsmodell den Versuchsablauf von Mertens‘ Team nachahmten. So konnten sie das unerwartete beobachtete Verhalten der Partikel aus den Versuchen erklären. In einer aktuellen Ausgabe des Fachmagazins „Angewandte Chemie“ stellen die Wissenschaftler nun ihre Ergebnisse vor.

In diesem Forschungsexperiment dient die ionische Flüssigkeit nicht nur als stromleitendes Lösungsmittel, sie ersetzt als Umgebung der Gold-Nanopartikel auch deren fehlende Schutzschicht und kann sie auf diese Weise stabilisieren. Die Goldpartikel sind damit soweit geschützt, dass sie auch starke Schwankungen im Ladungszustand aushalten können.

In ihrer Studie demonstrieren die Forscherinnen und Forscher nun erstmalig, dass ligandenfreie Goldcluster, also wenige miteinander verbundene Goldatome, genauso quantisierte Ladung aufweisen können, wie ihre Verwandten mit Schutzhülle, auf die sich bisherige Studien konzentrierten. Durch die Quantisierung können die Wissenschaftler gezielt einzelne Elektronen manipulieren, wozu herkömmliche Ladungsprozesse Tausende von Elektronen benötigen. Diese Genauigkeit ist für die weitere Miniaturisierung der Elektronik unabdingbar. So können Systeme mit hoher Funktionalität auf kleinstem Raum hergestellt werden.

Seit gut zehn Jahren ist die quantisierte Ladung von nanometergroßen Metallpartikeln Gegenstand intensiver Forschung. Die Wissenschaftler setzen große Hoffnung in diese Technik, da sie eine Schlüsselrolle in nanoelektronischen Anwendungen der Zukunft spielen soll. So sollen beispielsweise Mikroprozessoren in den nächsten Jahren aus Strukturen der Nanoelektronik aufgebaut werden. „Der Bau zukünftiger Elektronik mit Gold-Nanopartikeln könnte eines Tages eine Alternative zum Silizium darstellen“, erklärt Walter. Denn unter den Metall-Nanopartikeln ist Gold das stabilste Material und damit vielseitig einsetzbar. Silberpartikel sind beispielsweise viel weicher und gehen schneller kaputt. „Jedoch stecken diese Arbeiten noch in der Entwicklungsphase“, sagt Walter: „Wir sind gerade dabei, zu erforschen, was mit Goldclustern überhaupt alles möglich ist“.

Publikation:
Stijn F.L. Mertens, Christian Vollmer, Alexander Held, Myriam H. Aguirre, Michael Walter, Christoph Janiak, and Thomas Wandlowski (2011): “Ligand-Free“ Cluster Quantized Charging in an Ionic Liquid: Angewandte Chemie, DOI: 10.1002/anie.201104381.
Kontakt:
Dr. Michael Walter
Freiburger Materialforschungszentrum
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-4758
E-Mail: Michael.walter@fmf.uni-freiburg.de

Rudolf-Werner Dreier | Albert-Ludwigs-Universität Freib
Weitere Informationen:
http://www.uni-freiburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Hemmung von microRNA-29 schützt vor Herzfibrosen
20.11.2017 | Technische Universität München

nachricht Satellitenbilder zur Erfassung von Biodiversität nur bedingt tauglich
20.11.2017 | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

500 Kommunikatoren zu Gast in Braunschweig

20.11.2017 | Veranstaltungen

VDI-Expertenforum „Gefährdungsanalyse Trinkwasser"

20.11.2017 | Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Künstliche neuronale Netze: 5-Achs-Fräsbearbeitung lernt, sich selbst zu optimieren

20.11.2017 | Informationstechnologie

Tonmineral bewässert Erdmantel von innen

20.11.2017 | Geowissenschaften

Hemmung von microRNA-29 schützt vor Herzfibrosen

20.11.2017 | Biowissenschaften Chemie