Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Perfekte Bänder

08.02.2011
Lang und schmal, defektfrei und löslich: Graphen-Nanobänder durch Bottom-up-Synthese

Elektronische Bauteile auf Basis von Graphen könnten unsere derzeitige Silicium-Elektronik ablösen. Graphen, eine erst in neuerer Zeit entdeckte Kohlenstoffmodifikation, besteht aus zweidimensionalen Schichten wabenförmig angeordneter aromatischer Kohlenstoffsechsringe.

Anders als ausgedehnte Graphenschichten haben schmale Nanobänder aus Graphen Halbleitereigenschaften und wären damit ideale Kandidaten für elektronische Anwendungen. Klaus Müllen und ein Team vom Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz stellen in der Zeitschrift Angewandte Chemie nun eine neue Methode zur Synthese langer, schmaler Graphenbänder mit definierten Dimensionen vor.

Bisher werden Graphenbänder meist aus größeren Graphenschichten herausgeschnitten oder man schlitzt Kohlenstoffnanoröhrchen der Länge nach auf. Allerdings ist es auf diese Weise unmöglich, Bänder mit genau festgelegtem Verhältnis von Breite zu Länge sowie definierten Rändern herzustellen. Diese Details sind aber wichtig, denn sie bestimmen die elektronischen Eigenschaften der Bänder. Gesucht ist daher eine Methode, mit der sich sehr schmale Graphenbänder kontrolliert herstellen lassen – eine extrem schwierige Herausforderung. Die deutschen Forscher um Müllen sind nun auf dem besten Wege, diese zu meistern. Sie gehen dabei nicht von großen Strukturen aus, die sie zerschneiden („Top-down“), sondern bauen die Bänder aus kleineren Bausteinen auf („Bottom-up“).

Als Bausteine wählten Müllen und sein Team lange Ketten aus aromatischen Kohlenstoffsechsringen, so genannte Polyphenylene. Anders als in früheren Ansätzen stellten sie aber keine geraden Ketten her, sondern solche mit flexiblem, zickzackartig geknicktem Rückgrat. Zusätzlich wurden Kohlenwasserstoffseitenketten an das Rückgrat gehängt, um die Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln so zu erhöhen, dass die Moleküle zu allen Zeitpunkten in Lösung verarbeitet werden können.

Der folgende Schritt ist eine Reaktion, bei der Wasserstoff abgespalten wird (Dehydrierung). Dabei kommt es in jeder Spitze des „Zickzacks“ zu einem Ringschluss, bei dem ein neuer aromatischer Kohlenstoffsechsring entsteht, der eine gemeinsame Seite mit drei seiner Nachbarringe hat – aus der Kette wird ein schmales Band.

Auf diese Weise gelang es dem Team, eine Serie verschiedener Nanobänder herzustellen, die Längen von mehr als 40 nm erreichen. Die Breite wird dabei über die Größe der „Zacken“ der Polyphenylen-Vorstufen definiert. Die entstehenden Bänder sind frei von Defektstellen und in üblichen organischen Lösungsmitteln löslich.

„Wir haben hier erstmals gezeigt, dass strukturelle Perfektion in der klassischen Bottom-up-Synthese definierter Graphen-Nanobänder möglich ist“, so Müllen. „Die Löslichkeit der Bänder ist eine wichtige Voraussetzung für die Herstellung elektronischer Bauteile in großem Maßstab.“

Angewandte Chemie: Presseinfo 05/2011

Autor: Klaus Müllen, Max-Planck-Institut für Polymerforschung, Mainz (Germany), http://www.mpip-mainz.mpg.de/groups/muellen/director

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201006593

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | GDCh
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de
http://www.mpip-mainz.mpg.de/groups/muellen/director
http://dx.doi.org/10.1002/ange.201006593

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress
23.02.2018 | Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT)

nachricht Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren
23.02.2018 | Max-Planck-Institut für molekulare Genetik

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: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics