Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Graphen leitet Strom nahezu verlustfrei

20.08.2013
Nanowissenschaftler der Universität Basel konnte erstmals zeigen, dass das Kohlenstoffmaterial Graphen einen nahezu widerstandsfreien Stromtransport erlaubt. Dies ermöglicht neuartige Anwendungen des Materials in der Elektronik. Ihre Ergebnisse haben die Forscher in der Fachzeitschrift «Nature Communications» veröffentlicht.

Graphen besteht aus einer einzigen Lage von Kohlenstoffatomen, die wabenförmig miteinander verbunden sind. Damit ist es das dünnste leitende Material überhaupt, was ihm verblüffende Eigenschaften verleiht, die Verarbeitung aber vor zahlreiche Schwierigkeiten stellt, da Graphen eigentlich nur aus Oberflächen besteht.


Graphen ist eine Schicht aus Kohlenstoff, die nur ein Atom dick ist. Basler Nanowissenschaftler konnten die extrem dünne Kohlenstofffolie mittels elektrischer Kontakte aufspannen, die erhöht auf einer Auflage liegen. Das ermöglicht es, Graphen in seiner ursprünglichen Art zu untersuchen.

Illustration: Universität Basel/Swiss Nanoscience Institute

Um eine stabile Einheit zu erhalten, wird Graphen deshalb oft auf einen Träger aus Silizium aufgebracht. Der grossflächige Kontakt mit dem Halbmetall verändert jedoch die Eigenschaften von Graphen drastisch. Sogenannte Fremdatome im Silizium stören die Elektronen im Graphen und beeinträchtigen seine elektrische Leitfähigkeit. Analog führt der Kontakt mit der Luft an der Oberseite zu Störungen.

Dem Team um Prof. Christian Schönenberger vom Swiss Nanoscience Institute an der Universität Basel ist es nun gelungen, mittels Mikro- und Nanofabrikationstechniken die Graphenschicht über eine Länge von mehreren Mikrometer frei aufzuspannen und so eine Berührung mit dem Siliziumsubstrat zu vermeiden.

Reinigung erhöht elektrische Leitfähigkeit
Um Graphen in reinster Form zu erhalten, wurde die Graphenfolie anschliessend in einem Container thermisch gereinigt, der das reaktionsträge Edelgas Helium enthielt. Dazu wurde ein starker Strom durch die Graphenfolie geschickt, der sie aufheizt und Ablagerungen auf der Oberfläche entfernt.

Nach dieser Reinigung stellten die Basler Forscher eine erstaunliche Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit des Materials fest. Zusammen mit Kollegen der Universität Regensburg konnte sie zeigen, dass sich die Ladungsträger vollkommen störungsfrei in Graphen bewegen können. «Diese Technologie eröffnet die Realisierung ganz neuer elektronischer Funktionen», so Forschungsleiter Christian Schönenberger.

Graphen – Material der Zukunft
Graphen ist nicht nur elektrisch sehr leitfähig; es ist auch leicht und transparent, mechanisch sehr robust und ein exzellenter Wärmeleiter. Diese aussergewöhnliche Kombination von Eigenschaften macht das Material für die Grundlagenforschung interessant und verspricht vielfältige Anwendungen – sei es in Touchscreens und Solarzellen, Flugzeugen und Satelliten. Die Europäische Kommission hat die Graphenforschung Anfang dieses Jahres zur Priorität erklärt und ihr eine von zwei hochdotierten Forschungsinitiativen gewidmet. Mit an Bord des Forschungsflaggschiffs «Graphene» sind auch die beiden Gruppen von Prof. Christian Schönenberger und Dr. Thilo Glatzel vom Departement Physik der Universität Basel.
Originalbeitrag
Peter Rickhaus, Romain Maurand, Ming-Hao Liu, Markus Weiss, Klaus Richter, and Christian Schönenberger
Ballistic interferences in suspended graphene
Nature Communications 4, Article number: 2342 (2013) | doi:10.1038/ncomms3342
Weitere Auskünfte
Prof. Dr. Christian Schönenberger, Universität Basel / Swiss Nanoscience Institute, Tel. +41 61 267 36 90, E-Mail: christian.schoenenberger@unibas.ch

Weitere Informationen:

http://dx.doi.org/10.1038/ncomms3342
- Abstract
http://www.nanoscience.ch/
- Swiss Nanoscience Institute an der Universität Basel

Reto Caluori | Universität Basel
Weitere Informationen:
http://www.unibas.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Neue Sensortechnik für E-Auto-Batterien
08.12.2016 | Ruhr-Universität Bochum

nachricht Siliziumsolarzelle des ISFH erzielt 25% Wirkungsgrad mit passivierenden POLO Kontakten
08.12.2016 | Institut für Solarenergieforschung GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie