Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Metallmembranen aus nur einer Atomlage

14.03.2014

Zum ersten Mal ist es gelungen, freistehende Metallmembranen herzustellen, die aus nur einer Atomlage bestehen und unter normalen Umgebungsbedingungen stabil sind. Dies ist das Ergebnis eines international zusammengesetzten Forscherteam aus Deutschland, Polen und Korea, an dem das Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden maßgeblich beteiligt ist. Es ist in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Science veröffentlicht.

Nur aus einer einzigen Atomlage besteht das Kohlenstoff-Material Graphen, das zudem ganz besondere mechanische und elektronische Eigenschaften aufweist. Der große Erfolg und die breiten Anwendungsperspektiven von Graphen haben Forscher weltweit dazu inspiriert, nach weiteren zweidimensionalen Materialien zu suchen.


Zweidimensionale Membran aus einer einzigen Atomlage Eisen in einer Graphen-Pore

Quelle: IFW Dresden

Bor-Nitrid oder Membranen aus Wolfram und Selen sind Beispiele für dünnste Schichten aus nur einer Atomlage. Diese Materialien haben eine Kristallstruktur, die das Element der Zwei-Dimesionalität bereits in sich trägt: Sie bestehen aus in sich sehr stabilen Atomlagen, die untereinander nur durch schwache Kräfte zusammengehalten werden und sich dadurch relativ leicht ablösen lassen.

Anders ist das bei Metallen. Diese sind durch eine starke dreidimensionale Kristallstruktur gekennzeichnet. Die Existenz von freistehenden zweidimensionalen Metallmembranen erscheint deshalb unwahrscheinlich. Dass dies dennoch möglich ist, haben Forscher des Leibniz-Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (IFW), der Technischen Universität Dresden, der Polnischen Akademie der Wissenschaften, des Institute of Basic Sciences Korea und der Sungkyunkwan University Korea nun bewiesen.

Dazu nutzten sie die Poren einer Graphen-Schicht als Falle für Eisenatome, die sich über diese Schicht bewegten, angeregt durch Elektronenstrahlen im Transmissionselektronen-mikroskop. Die Forscher konnten zeigen, dass eine größere Anzahl von Eisenatomen in einer Pore gefangen wird und sich zu einem zweidimensionalen quadratischen Kristallgitter anordnet.

Im Vergleich zu dreidimensionalen Eisenkristallen weisen diese Membranen aus nur einer Atomlage Eisen ein deutlich höheres magnetisches Moment und eine größere Gitterkonstante auf, was durch theoretische Modelle gestützt wird. 

Das Ergebnis ist von Bedeutung, weil es erstmalig zeigt, dass auch Materialien, deren Kristallstruktur nicht als Schichtstruktur angelegt ist, als stabile dünne Membranen unter normalen Umgebungsbedingungen existieren können. Die Methode, Graphen als Strukturierungsschablone bei der Präparation zu verwenden, könnte Schule machen und den Weg zu weiteren neuen zweidimensionalen Membranen öffnen. 

Die Anwendung der dabei zutage tretenden veränderten Eigenschaften ist ein weiterer Motor für weiterführende Forschungen auf diesem Gebiet. Das Beispiel Eisen hat gezeigt, dass die magnetischen Eigenschaften in den zweidimensionalen Membranen deutlich verstärkt sind, was sie für die Anwendung als Magnetspeicher interessant macht. 

Veröffentlichung: J. Zhao, Q. Deng, A. Bachmatiuk, G. Sandeep, A. Popov, J. Eckert, M. H. Rümmeli, Free-Standing Single-Atom-Thick Iron Membranes Suspended in Graphene Pores, SCIENCE, 14 March 2014, Manuscript Number: science.1245273

Pressekontakt:
Prof. Dr. Mark Ruemmeli
m.ruemmeli@ifw-dresden.de

Dr. Carola Langer
Referentin des Wissenschaftlichen Direktors
Tel. 0351 4659-234
c.langer@ifw-dresden.de

Dr. Carola Langer | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.ifw-dresden.de

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: 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...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2017

23.02.2017 | Veranstaltungen

Wie werden wir gesund alt? - Alternsforscher tagen auf interdisziplinärem Symposium in Magdeburg

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Heinz Maier-Leibnitz-Preise 2017: DFG und BMBF zeichnen vier Forscherinnen und sechs Forscher aus

23.02.2017 | Förderungen Preise

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Planeten außerhalb unseres Sonnensystems: Bayreuther Forscher dringen tief ins Weltall vor

23.02.2017 | Physik Astronomie