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 Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze
25.05.2018 | Universität Ulm

nachricht Diagnose per Computer: Gefährliche Krankheitserreger mithilfe maschinellen Lernens erkennen
23.05.2018 | Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

Je mehr die Elektronik Autos lenkt, beschleunigt und bremst, desto wichtiger wird der Schutz vor Cyber-Angriffen. Deshalb erarbeiten 15 Partner aus Industrie und Wissenschaft in den kommenden drei Jahren neue Ansätze für die IT-Sicherheit im selbstfahrenden Auto. Das Verbundvorhaben unter dem Namen „Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 7,2 Millionen Euro gefördert. Infineon leitet das Projekt.

Bereits heute bieten Fahrzeuge vielfältige Kommunikationsschnittstellen und immer mehr automatisierte Fahrfunktionen, wie beispielsweise Abstands- und...

Im Focus: Powerful IT security for the car of the future – research alliance develops new approaches

The more electronics steer, accelerate and brake cars, the more important it is to protect them against cyber-attacks. That is why 15 partners from industry and academia will work together over the next three years on new approaches to IT security in self-driving cars. The joint project goes by the name Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) and has funding of €7.2 million from the German Federal Ministry of Education and Research. Infineon is leading the project.

Vehicles already offer diverse communication interfaces and more and more automated functions, such as distance and lane-keeping assist systems. At the same...

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Im Fokus: Klimaangepasste Pflanzen

25.05.2018 | Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

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

Berufsausbildung mit Zukunft

25.05.2018 | Unternehmensmeldung

Untersuchung der Zellmembran: Forscher entwickeln Stoff, der wichtigen Membranbestandteil nachahmt

25.05.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

25.05.2018 | Informationstechnologie

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