Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Lichtempfindliche Kohlenstoffatome machen das Internet schneller

29.03.2010
Unter Mitwirkung von Thomas Müller, Elektrotechniker der Technischen Universität (TU) Wien, wurde der erste Photodetektor aus zweidimensionalen Kohlenstoffkristallen ("Graphen") hergestellt. Publiziert in "Nature Photonics", könnten diese Forschungsergebnisse aus der Opto-Elektronik die Datenübertragung im Internet revolutionieren.

Dem IBM Thomas J. Watson Forschungszentrum ist es in Kooperation mit Thomas Müller vom Institut für Photonik der TU Wien erstmals gelungen, auf Graphen basierende Photodetektoren herzustellen. Graphen ist eine Kohlenstoffschicht, die nur ein Atom dick ist - gewissermaßen ein Blatt Papier aus Kohlenstoffatomen, aber eine Million mal dünner.

Dieses erste, zweidimensionale Material gilt seit einigen Jahren als Hoffnungsträger in der Elektronik, wo es auf längere Sicht Silizium ablösen könnte. Superlative sind hier durchaus angebracht: Graphen ist nicht nur das dünnste, steifste und stärkste bekannte Material, es besitzt auch die höchste Wärmeleitfähigkeit, ist absout undurchlässig für Gase, und leitet elektrischen Strom besser als sämtliche anderen Materialien.

Optisch reizvoll

Mit der Entwicklung des neuen Photodetektors hält das Material nun auch Einzug in die Opto-Elektronik und ebnet den Weg für schnellere Datenübertragung im Internet. Die erste Generation dieser neuartigen Photodetektoren arbeitet bereits bei einer Datenrate von 10 Gigabit je Sekunde, also so schnell wie jene Detektoren, die in heutigen Hochgeschwindigkeits-Datenverbindungen eingesetzt werden. Weitere Untersuchungen zeigen, dass mit der neuen Technologie in Zukunft Datenraten von bis zu einem Terabit je Sekunde - also noch 100-mal schneller - zu erwarten sind.

Auch die optischen Eigenschaften von Graphen können sich sehen lassen: Es absorbiert Licht mindestens 10-mal stärker als die meisten anderen Stoffe und ist somit, obwohl nur ein Atom dünn, mit freiem Auge sichtbar. Die damit realisierten Photodetektoren können somit nicht nur 10 mal kleiner sondern auch 10 mal schneller als mit anderen Materialien hergestellt werden.

Strom aus Licht

Photodetektoren sind elektronische Bauelemente, die Licht in elektrische Signale umwandeln. Sie werden unter anderem dazu verwendet, um mit Licht übertragene Informationen beispielsweise im Internet elektronisch weiterzuverarbeiten. Photodetektoren werden üblicherweise aus Halbleitern wie Silizium oder Galliumarsenid hergestellt. Treffen Photonen (Lichtteilchen) auf das Material, so erzeugen sie sogenannte Elektronen-Loch-Paare, die in einem elektrischen Feld getrennt werden, was zu einem Stromfluss führt. Dabei wird das Feld üblicherweise über eine elektrische Spannung erzeugt, die von außen an das Bauelement angelegt wird. Doch gerade hier liegt das Problem: Halbleiterdetektoren werden üblicherweise so gebaut, dass Strom nur dann fließt, wenn Licht auf den Detektor fällt.

Graphen ist aber kein Halbleiter, sondern ein Metall. Eine extern angelegte elektrische Spannung treibt einen großen Dunkelstrom durch das Bauelement, also jenen unerwünschten Strom, der immer durch den Detektor fliesst, auch dann wenn kein Licht auftrifft. Das wiederum würde den Photodetektor unempfindlich machen. Die Forscher bedienten sich deshalb eines Tricks: Sie nutzen lokale, interne elektrische Felder, wie sie an Grenzflächen zwischen Graphen und Metallen auftreten. Mit einer ausgeklügelten Kombination von Palladium- und Titan-Elektroden konnte so ein Photodetektor geschaffen werden, der ohne externe Spannung auskommt.

Fotodownload: http://www.tuwien.ac.at/index.php?id=10034

Rückfragehinweis:
Univ. Ass. Dipl.-Ing. Dr. techn.
Thomas Müller
Technische Universität Wien
Institut für Photonik
Gusshausstrasse 27-29 / E387
1040 Wien
T: +43 1 58801 38739
thomas.mueller@tuwien.ac.at
Aussenderin
Technische Universität Wien
Büro für Öffentlichkeitsarbeit
Bettina Neunteufl, MAS
Operngasse 11/E011
1040 Wien
T: +43 1 58801 41025
M: +43 664 484 50 28
bettina.neunteufl@tuwien.ac.at

Werner Sommer | idw
Weitere Informationen:
http://www.nature.com/nphoton
http://www.tuwien.ac.at/pr
http://www.research.ibm.com

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Layouterfassung im Flug: Drohne unterstützt bei der Fabrikplanung
19.05.2017 | IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH

nachricht Intelligente Industrialisierung von Rechenzentren
15.05.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften