Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Graphen bietet neue Funktionen für elektronische Nanogeräte

12.06.2017

Ein internationales Team unter der Leitung der Universität Bern und des National Physical Laboratory (NPL, UK) eröffnet der nächsten Generation von nanoelektronischen Geräten neue Wege: Der «Wunderstoff» Graphen macht Innovationen auf verschiedensten Gebieten wie der Umwandlung und Speicherung von Energie oder flexiblen Touchscreens möglich. So können noch kleinere und effizientere Geräte entwickelt werden.

Der Forschungsbereich der molekularen Nanoelektronik zielt darauf ab, einzelne Moleküle als «Bausteine» für elektronische Geräte zu nutzen, deren Funktionen zu verbessern und die Entwicklung möglichst kleiner und dennoch kontrollierbarer Geräte zu ermöglichen.


Die stabile Verbindung von Molekülen und Graphen öffnet der nächsten Generation von elektronischen Nanogeräten neue Wege.

© Alexander Rudnev, Universiät Bern

Das Haupthindernis, das bisher konkrete Fortschritte erschwerte, bestand in der fehlenden stabilen Verbindung zwischen den Molekülen und den verwendeten Metallen bei Raumtemperatur. Graphen, das oft als «Wundermittel» bezeichnet wird, besitzt nicht nur eine hervorragende mechanische Stabilität, sondern auch eine ausserordentlich hohe elektronische und thermische Leitfähigkeit, womit das zweidimensionale Material für eine Vielzahl möglicher Anwendungen in molekularer Elektronik attraktiv ist.

Ein Forschungsteam der Universität Bern, des National Physical Laboratory (NPL) und der University of the Basque Country (UPV/EHU, Spanien), unterstützt von Forschenden der Chuo University (Japan), hat es nun einen Durchbruch geschafft: Sie konnten eine auch bei Raumtemperatur stabile Verbindung zwischen Graphen und einzelnen Molekülen demonstrieren.

Dies war mit den bisher standardmässig verwendeten Metallen nicht möglich und stellt daher einen wichtigen Schritt im Hinblick auf die Entwicklung von graphenbasierten elektronischen Geräten dar. Die Resultate wurden nun im Journal Science Advances publiziert.

Einzelne Moleküle verbinden

Die Anlagerung spezifischer Moleküle auf graphenbasierten elektronischen Geräten erlaubt es, die Gerätefunktionen anzupassen, hauptsächlich indem der elektrische Widerstand verändert wird. Einen Zusammenhang zwischen allgemeinen Geräteigenschaften und den Eigenschaften einzelner angelagerter Moleküle herzustellen, ist jedoch schwierig. Dies kommt daher, dass der elektrische Widerstand an der Graphenoberfläche nicht überall gleich gross ist und der Durchschnittswert diese Unterschiede nicht wiedergibt.

Dr. Alexander Rudnev and Dr. Veerabhadrarao Kaliginedi vom Departement für Chemie und Biochemie der Universität Bern massen daher den elektrischen Strom, der durch einzelne angelagerte Moleküle floss. Sie verwendeten dazu eine einzigartige, sogenannte rauscharme Technik, die es ihnen erlaubte, von Molekül zu Molekül separate Werte zu messen. Ausgehend von den theoretischen Berechnungen von Dr. Ivan Rungger (NPL) and Dr. Andrea Droghetti (UPV/EHU), konnten sie so zeigen, dass der chemische Kontakt eines Moleküls zur Graphen-Schicht die Funktionsweise von solchen elektronischen Geräten vorgibt.

Markanter Umbruch erwartet

«Unsere Einzel-Molekül-Dioden zeigen, dass die Vorzugsrichtung von elektrischem Strom tatsächlich geändert werden kann, indem man den chemischen Kontakt der einzelnen Moleküle verändert», sagt Alexander Rudnev. «Mit der sorgfältigen Herstellung der jeweiligen chemischen Verbindungen von Molekülen und graphenbasierten Materialien können wir die Funktionalität der Nano-Elektrogeräte steuern», ergänzt Ivan Rungger.

«Unsere Resultate stellen einen grossen Fortschritt für die praktische Anwendung von elektronischen Nanogeräten dar. Wir erwarten, dass unsere Technik des stabilen chemischen Kontakts einen markanten Umbruch im Forschungsbereich auslösen wird», fasst Veerabhadrarao Kaliginedi zusammen. Die Ergebnisse zu den Graphen-Molekül-Schnittstellen sollen Forschenden auch bei der Arbeit mit Energieumwandlung helfen, und allgemein die Effizienz von elektronischen Nanogeräten steigern.

Publikationsangaben:
Alexander V. Rudnev, Veerabhadrarao Kaliginedi, Andrea Droghetti, Hiroaki Ozawa, Akiyoshi Kuzume, Masa-aki Haga, Peter Broekmann, Ivan Rungger: Stable anchoring chemistry for room temperature charge transport through graphite-molecule contacts, Science Advances, 9. Juni 2017, in press.

Kontakt:
Dr. Alexander Rudnev
Departement für Chemie und Biochemie, Universität Bern
Tel: +41 31 631 42 54
Email: alexander.rudnev@dcb.unibe.ch

Nathalie Matter | Universität Bern
Weitere Informationen:
http://www.unibe.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Lasertests unter Tiefsee-Bedingungen am LZH
19.06.2018 | Laser Zentrum Hannover e.V.

nachricht Dem Fettfinger zu Leibe rücken: Neuer Nanolack soll Antifingerprint-Oberflächen schaffen
15.06.2018 | Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Überdosis Calcium

Nanokristalle beeinflussen die Differenzierung von Stammzellen während der Knochenbildung

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Freiburg und Basel haben einen Hauptschalter für die Regeneration von Knochengewebe identifiziert....

Im Focus: Overdosing on Calcium

Nano crystals impact stem cell fate during bone formation

Scientists from the University of Freiburg and the University of Basel identified a master regulator for bone regeneration. Prasad Shastri, Professor of...

Im Focus: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Hengstberger-Symposium zur Sternentstehung

19.06.2018 | Veranstaltungen

LymphomKompetenz KOMPAKT: Neues vom EHA2018

19.06.2018 | Veranstaltungen

Simulierter Eingriff am virtuellen Herzen

18.06.2018 | Veranstaltungen

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

Rätselhaftes IceCube-Ereignis könnte von Tau-Neutrino stammen

19.06.2018 | Physik Astronomie

Automatisierung und Produktionstechnik – Wandlungsfähig – Präzise – Digital

19.06.2018 | Messenachrichten

Überdosis Calcium

19.06.2018 | Medizin Gesundheit

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