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 Polymere aus Bor produzieren
18.01.2018 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Modularer Genverstärker fördert Leukämien und steuert Wirksamkeit von Chemotherapie
18.01.2018 | Deutsches Krebsforschungszentrum

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: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Im Focus: Scientists decipher key principle behind reaction of metalloenzymes

So-called pre-distorted states accelerate photochemical reactions too

What enables electrons to be transferred swiftly, for example during photosynthesis? An interdisciplinary team of researchers has worked out the details of how...

Im Focus: Erstmalige präzise Messung der effektiven Ladung eines einzelnen Moleküls

Zum ersten Mal ist es Forschenden gelungen, die effektive elektrische Ladung eines einzelnen Moleküls in Lösung präzise zu messen. Dieser fundamentale Fortschritt einer vom SNF unterstützten Professorin könnte den Weg für die Entwicklung neuartiger medizinischer Diagnosegeräte ebnen.

Die elektrische Ladung ist eine der Kerneigenschaften, mit denen Moleküle miteinander in Wechselwirkung treten. Das Leben selber wäre ohne diese Eigenschaft...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - März 2018

17.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

18.01.2018 | Informationstechnologie

Optimierter Einsatz magnetischer Bauteile - Seminar „Magnettechnik Magnetwerkstoffe“

18.01.2018 | Seminare Workshops

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungsnachrichten