Verbesserte Feldemission durch Nanodiamanten

Ein weiterer Schritt in Richtung „organischer Elektronik”: Ein Team aus Wissenschaftlern der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) und der Stanford University konnte in Feldemissionsmessungen zeigen, dass dünne Lagen nanometer-großer diamantartiger Moleküle das Austreten von Elektronen aus Metallen deutlich erleichtern.

Die Ergebnisse der Studien wurden jetzt im Magazin „Nature Nanotechnology“ veröffentlicht. Die Entdeckung eröffnet zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der hochaufgelösten Elektronenmikroskopie, Elektronenstrahllithographie, Festkörperleuchtmittel und, vor allem, in der Energieumwandlung.

Seit langem versuchen Forscher, bessere Elektronenemitter für analytische Anwendungen und Displays zu entwickeln, doch hing diese sogenannte „Feldemission” immer sehr stark von der Struktur und Geometrie des Emitters ab. Vermindert wird diese Abhängigkeit durch die Beschichtung mit reaktiven Metallen wie Cäsium und Barium, die sich allerdings in Anwendungen verbieten.

Da seit langem bekannt war, dass Diamant als organisch-chemisches Molekül selbst ein guter Feldemitter ist, lag es nahe, gängige Metalle, die für die Feldemission verwendet werden, mit Diamantschichten zu versehen. Dieses Vorhaben ist technisch in großer Reinheit und Gleichmäßigkeit aber kaum zu realisieren.

Dass Forscherteam aus Gießen und Stanford wich deshalb auf nanometer-große und damit chemisch leicht veränderbare und gut zu verarbeitende Diamanten – so genannte Nanodiamanten – aus und brachte sie als sehr homogene Schicht auf Metallen auf. Dabei gelang es, verschiedene Metalle mit solchen funktionalisierten Nanodiamanten zu beschichten und damit die Feldemission der Elektronen um den bisher größten je gemessenen Wert zu verbessern.

Publikation
Karthik Thimmavajjula Narasimha, Chenhao Ge, Jason D. Fabbri, William Clay, Boryslav A. Tkachenko, Andrey A. Fokin, Peter R. Schreiner, Jeremy E. Dahl, Robert M. K. Carlson, Z. X. Shen, Nicholas A. Melosh: „Ultralow effective work function surfaces using diamondoid monolayers.“, Nature Nanotechnology, 7 December 2015
DOI: 10.1038/nnano.2015.277

Kontakt:
Prof. Dr. Peter R. Schreiner
Institut für Organische Chemie der JLU Gießen
Heinrich-Buff-Ring 17, 35392 Gießen
Telefon: 0641 99-34300
E-Mail: prs@uni-giessen.de

http://dx.doi.org/10.1038/nnano.2015.277 (Publikation)
http://www.uni-giessen.de/cms/fbz/fb08/Inst/organische-chemie/agschreiner/resear…
http://www.uni-giessen.de/cms/fbz/fb08/Inst/organische-chemie/agschreiner
http://www.nature.com