Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Licht knipst Nanoschalter an und aus

26.11.2007
Ultraschnelle Elektronenmikroskopie macht schaltbare Nanokanäle sichtbar

Mikroskopisch kleine Spalte tun sich in einem Kriställchen auf und schließen sich wieder - auf Befehl. Forschern um Ahmed H. Zewail gelang es mit Hilfe der so genannten ultraschnellen Elektronenmikroskopie (UEM), Feststoffe bei dieser Übung zu beobachten, wie sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten. Solche schaltbaren Nanokanäle könnten für eine zukünftige Nanoelektronik und für nanoskopische "Maschinen" von Interesse sein.

Zewail und sein Team vom California Institute of Technology (Pasadena, USA) sind bekannt für ihre "ultraschnelle" Wissenschaft: Zewail erhielt 1999 den Chemie-Nobelpreis die Entwicklung ultraschneller Laser-Techniken, mit denen die Bewegung einzelner Atome in einem Molekül während einer chemischen Reaktion beobachtet werden können. Jüngste Entwicklung aus Zewails Labors ist die ultraschnelle Elektronenmikroskopie. Es handelt sich dabei um die Kombination aus einem Femtosekunden-optischen System (eine Femtosekunde = 10-15 Sekunden) und einem hochauflösenden Elektronenmikroskop. Ergebnis ist ein neues Instrument mit extrem hoher sowohl räumlicher als auch zeitlicher Auflösung.

Zewail und sein Team haben nun entdeckt, dass nadelförmige Mikro-Kristalle aus Kupfer und der organischen Verbindung TCNQ (7,7,8,8-tetracyanochinodimethan, C12H4N4 ), ein kristalliner quasi-eindimensionaler Halbleiter, spezielle optomechanische Phänomene zeigt, die für nanoelektronische Anwendungen interessant sein könnten. Wie sich zeigte, werden diese Nadeln unter Bestrahlung mit Laserpulsen im Mikroskop länger (aber nicht breiter). Wird die Bestrahlung ausgeschaltet, ziehen sie sich wieder zusammen. Besonders gut sichtbar ist der Effekt, wenn eine Kristallnadel durch die Erschütterung eines kurzen starken Laserpulses gebrochen wurde: An der Bruchstelle entsteht ein kleiner Spalt von einigen zehn bis hundert Nanometern. Wenn sich der Kristall unter Bestrahlung ausdehnt, schließt sich dieser nanoskopische Kanal, beim Zusammenziehen des Kristalls ist er wieder da. Das Phänomen ist reversibel, wie mit dem UEM bestimmt werden konnte.

Warum aber recken und strecken sich die Mikrokristalle im Licht? Die negativ geladenen TCNQ-Ionen liegen im Kristall so, dass ihre zentralen flachen Sechsringe aufeinander gestapelt sind, in Richtung der Längsausdehnung der Nadel. Die Energie der Laserpulse regt Elektronen an, ein Teil wird zurückübertragen, so dass ungeladene TCNQ-Moleküle entstehen. In dieser ungeladenen Form ist die gestapelte Anordnung nicht mehr günstig. Sie beanspruchen jetzt mehr Platz, die Kristallnadel wird länger. Das Ausmaß der Dehnung hängt von der Stärke der absorbierten Energie ab.

"Unsere grundlegenden in situ-Untersuchungen mit dem UEM, mit denen wir das Verhalten nanoskopischer Materialien in Raum und Zeit beobachten können, eröffnen neue Forschungsfelder, vor allem für die Materialwissenschaften, die Nanotechnologie und die Biologie," zeigt sich Zewail überzeugt.

Angewandte Chemie: Presseinfo 47/2007

Autor: Ahmed H. Zewail, California Institute of Technology, Pasadena (USA), http://www.zewail.caltech.edu/index.html

Angewandte Chemie 2007, 119, No. 48, 9366-9370, doi: 10.1002/ange.200704147

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69495 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | idw
Weitere Informationen:
http://www.zewail.caltech.edu/index.html
http://www.gdch.de/
http://presse.angewandte.de

Weitere Berichte zu: Bestrahlung Elektronenmikroskopie Kristall Laserpuls UEM

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Kampf dem Plastik mit Verpackungen aus Seetang
15.12.2017 | Australisch-Neuseeländischer Hochschulverbund / Institut Ranke-Heinemann

nachricht Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung
14.12.2017 | Universität Bayreuth

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Immunsystem - Blutplättchen können mehr als bislang bekannt

LMU-Mediziner zeigen eine wichtige Funktion von Blutplättchen auf: Sie bewegen sich aktiv und interagieren mit Erregern.

Die aktive Rolle von Blutplättchen bei der Immunabwehr wurde bislang unterschätzt: Sie übernehmen mehr Funktionen als bekannt war. Das zeigt eine Studie von...

Im Focus: First-of-its-kind chemical oscillator offers new level of molecular control

DNA molecules that follow specific instructions could offer more precise molecular control of synthetic chemical systems, a discovery that opens the door for engineers to create molecular machines with new and complex behaviors.

Researchers have created chemical amplifiers and a chemical oscillator using a systematic method that has the potential to embed sophisticated circuit...

Im Focus: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Call for Contributions: Tagung „Lehren und Lernen mit digitalen Medien“

15.12.2017 | Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltrekord: Jülicher Forscher simulieren Quantencomputer mit 46 Qubits

15.12.2017 | Informationstechnologie

Wackelpudding mit Gedächtnis – Verlaufsvorhersage für handelsübliche Lacke

15.12.2017 | Verfahrenstechnologie

Forscher vereinfachen Installation und Programmierung von Robotersystemen

15.12.2017 | Energie und Elektrotechnik