Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neues Wundermaterial für die Elektronik der Zukunft

15.09.2014

Die besonderen elektronischen Eigenschaften von Halbleitermaterialien sind die Grundlage für deren außergewöhnliche Entwicklung in den vergangenen Jahrzehnten.

Computerchips, Sensoren, Laser und Solarzellen sind nur ein Teil der zahlreichen Anwendungen, bei denen Halbleitermaterialien zum Einsatz kommen. Die herkömmliche, auf Silizium und verwandten Materialien basierende Technologie stößt jedoch an die Grenzen bei Leistungsfähigkeit und weiterer Miniaturisierung. Neue Werkstoffe sind es, die immer mehr in den Fokus von Forschung und Entwicklung rücken.


Spuren von adsorbierten Atomen auf zweidimensionaler Graphen-Schicht beeinflussen die Spinpolarisation bewegter Elektronen.

Ein Forscherteam unter Beteiligung von Dr. Frank Ortmann von der TU Dresden hat hierzu eine neue Entdeckung in der renommierten Zeitschrift Nature Physics veröffentlicht. Darin beschreiben die Wissenschaftler wie in Graphen, einem potentiellen Kandidaten für die Elektronikmaterialien der Zukunft, die elektronischen Eigenschaften und Ladungstransportprozesse durch den Eigendrehimpuls – den Spin – der Elektronen beeinflusst werden.

Das aus einer atomaren Kohlenstoffschicht aufgebaute "Wundermaterial" Graphen gilt als der Stoff, der die Grenzen der heutigen Elektroniktechnologie überwinden und so die Zukunft der Elektronik mit prägen kann. Seine besondere physikalische und chemische Beschaffenheit verleiht ihm außergewöhnliche elektrische, mechanische und optische Eigenschaften. So leitet Graphen den elektrischen Strom besser als Kupfer und zählt trotz seiner Dünne zu den härtesten und belastbarsten bekannten Materialien.

Darüber hinaus bietet das neue Material die Möglichkeit zur flexiblen Verarbeitung in ultradünnen, nur eine Atomlage umfassenden transparenten Schichten. Zukünftig werden daher für Graphen weitreichende Anwendungsmöglichkeiten in den Bereichen Informations- und Telekommunikationstechnologie, Materialwissenschaft, Energie und Life-Science erwartet.

Während bei der herkömmlichen Elektronik die elektrische Ladung der Elektronen als Signal- oder Energieträger ausgenutzt wird, zielt die jetzt vorgestellte Arbeit auf eine eher subtile, aber äußerst fundamentale Eigenschaft der Elektronen, den Spin. Dieser haftet jedem Elektron an und spielt zum Beispiel bei der Entwicklung von Computerfestplatten eine große Rolle. Diesen Spin auszunutzen ist das Ziel der Spintronik, der Verwendung des Spins für die Elektronik.

Trotz intensiver Forschung in den letzten Jahren sind viele Aspekte der Spintronik in Graphen noch unverstanden, wie etwa die Dynamik der Spin-Polarisation in diesem Material. Das internationale Autorenteam, dem Dr. Ortmann mit Kollegen vom Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology aus Barcelona angehört, hat nun einen neuen Mechanismus entdeckt, der erklären könnte, warum der Elektronenspin in Graphen so schwierig zu fassen ist und sich konträr zu allen bisherigen Vorhersagen verhält. Die Arbeit unter dem Titel „Pseudospin-driven spin relaxation mechanism in

graphene“, die dazu beitragen wird, Grundlagen für die Elektronik und die Spintronik der Zukunft zu legen, wird in der Oktoberausgabe der renommierten Zeitschrift Nature Physics publiziert und ist nun vorab online zugänglich (http://www.nature.com/nphys/index.html).

Informationen für Journalisten:
Dr. Frank Ortmann
Professur für Materialwissenschaft und Nanotechnik
Fakultät Maschinenwesen
frank.ortmann@tu-dresden.de
Telefon: 0351/463-31426

Kim-Astrid Magister | Technische Universität Dresden
Weitere Informationen:
http://www.tu-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