Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

RWTH-Forscher entwickeln neue Speichermaterialien für Digitalkameras oder Mobiltelefone

02.02.2007
Lauter Fehler und doch richtig gut!

Wie die renommierte Zeitschrift "Nature Materials 2007" berichtete, ist es Wissenschaftlern der RWTH Aachen in fachübergreifender Zusammenarbeit gelungen, neue Phasenwechselmaterialien herzustellen. Diese Stoffe sind für technologische Anwendungen gleichermaßen hochinteressant wie für die Grundlagenforschung.

Wird ein solches Material lokal einem Laserimpuls ausgesetzt, ändert sich an der bestrahlten Stelle innerhalb einiger Nanosekunden die Struktur: Es kommt zum Phasenwechsel. Gleichzeitig ändern sich auch optische und elektronische Eigenschaften wie die Reflektivität oder die elektrische Leitfähigkeit. Dies ermöglicht einen Einsatz der Phasenwechselmaterialien in der optischen Datenspeicherung, wo sie bereits heute - beispielsweise in wiederbeschreibbaren DVD's - zur Anwendung kommen. In Zukunft sollen die Materialien auch für die elektronische Datenspeicherung genutzt werden und als so genannte PRAM's Speicherkarten in Digitalkameras und Mobiltelefonen ersetzen.

Die meisten Materialien, die heute in der Mikro- und Nanoelektronik verwendet werden, lieben geordnete Verhältnisse: Sie ordnen sich im Kristall wie in einem starren Gitter an, in dem alle Atome einen festen Platz einnehmen. Gitterfehler wie fehlende Atome oder Versetzungen kommen nur sehr selten vor. In der Regel kann eine hohe elektrische Leitfähigkeit auch nur mit wenigen Gitterfehlern erreicht werden. Die Materialklasse der Phasenwechselmaterialien verhält sich nun ganz anders: Sie weisen viele unbesetzte Plätze im Kristall auf. Der Grund für diesen erstaunlichen Befund war bis jetzt vollkommen unbekannt.

An der RWTH untersuchten am Lehrstuhl für Physik neuer Materialien unter Professor Matthias Wuttig und am Lehrstuhl für Festkörper- und Quantenchemie unter Professor Richard Dronskowski Arbeitsgruppen zunächst mit aufwändigen, computergestützten Berechnungen die elektronischen Eigenschaften der Materialien. Sie fanden heraus, dass sich die Elektronen erwartungsgemäß genau zwischen den Atomen aufhalten und somit für den Zusammenhalt des Kristalls sorgen. Allerdings stellte man auch fest, dass ohne Leerstellen zu viele Elektronen vorliegen. Sie treten dann in antibindende Zustände ein und schwächen somit die interatomaren Bindungen. Rechnungen sagten weiterhin voraus, dass sich der Kristall nach Entfernung der "überschüssigen" Elektronen beispielsweise durch Bildung von Leerstellen stabilisiere - und zwar unter Energiegewinn. Das fehlerhafte Material ist demnach dank der Abwesenheit antibindender Elektronen insgesamt günstiger. Außerdem können laut Aussagen der Wissenschaftler verschiedene Materialzusammensetzungen mit unterschiedlichsten Leerstellenkonzentrationen koexistieren.

In der Tat gelang den RWTH-Forschern dann, zahlreiche neue Legierungen herzustellen und diese - wie bei einer DVD-RW - zwischen zwei unterschiedlichen Zuständen hin- und herzuschalten. Wie vorhergesagt, optimieren sich die für die Anwendung sehr wichtigen optischen Eigenschaften mit der Anzahl der Leerstellen. Die Präsentation der Arbeiten in "Nature Materials" zeigt eindrucksvoll die praktizierte Verbindung von Grundlagenforschung und technologischer Anwendung: Die ungewöhnlichen Defekteigenschaften der Phasenwechselmaterialien wurden geklärt, und gleichzeitig konnten neue Materialien entwickelt werden, die sich für gezielte, gesellschaftlich bedeutende Anwendungen auf Maß schneidern lassen.

i. V. Renate Kinny

Weitere Auskünfte geben
Prof. Dr. Richard Dronskowski, Tel. 0241 - 80-93642, und Prof. Dr. Matthias Wuttig, Tel. 0241 - 80-27155.

Thomas von Salzen | idw
Weitere Informationen:
http://www.rwth-aachen.de

Weitere Berichte zu: Atom Digitalkamera Elektron Kristall Mobiltelefon Phasenwechselmaterial

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Forscherin entwickelt elektronische Textilstruktur für Medizinprodukte
17.02.2017 | Hochschule Niederrhein - University of Applied Sciences

nachricht Untergrund beeinflusst Halbleiter-Monolagen
16.02.2017 | Philipps-Universität Marburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie