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 Ein Wimpernschlag vom Isolator zum Metall
17.04.2018 | Forschungsverbund Berlin e.V.

nachricht Neues Material macht Kältemaschinen energieeffizienter
10.04.2018 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

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

Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf

20.04.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala

20.04.2018 | Physik Astronomie

Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas

20.04.2018 | Geowissenschaften

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