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 Volle Konzentration am Steuer
25.11.2016 | Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund

nachricht Warum Reibung von der Zahl der Schichten abhängt
24.11.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie