Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wenn Nanoteilchen leuchten, können Computer schneller schalten

29.10.2007
Chemnitzer Physiker treiben die Grundlagenforschung in der Nanotechnologie voran - Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert ein Projekt der Professur Optische Spektroskopie und Molekülphysik der TU Chemnitz mit 190.000 Euro

Wenn es um Millimeter geht, ist noch alles klar: In dieser Größenordnung ist weitgehend erforscht, wie sich Materialien verhalten, welche chemischen Bindungen sie eingehen, welche physikalischen Gesetze gelten. Doch dringt man in kleinere Größenordnungen vor, dann stößt man auf immer neue Probleme. "Bei Systemen in der Größe von Nanometern gelten viele Gesetzmäßigkeiten einfach nicht mehr: Die Elemente verhalten sich anders, als wir es gewöhnt sind.

Deshalb ist viel neue Grundlagenforschung nötig, um zu verstehen, was im Nanometerbereich vor sich geht", erklärt Dr. Harald Graaf, wissenschaftlicher Assistent an der Professur Optische Spektroskopie und Molekülphysik der TU Chemnitz. Dass in Zukunft kein Weg mehr an der Nanotechnologie vorbeiführen wird, da sind sich die Wissenschaftler einig - eine praktische Anwendung ist die Signalverarbeitung in logischen Strukturen. Bisher läuft sie mit elektrischen Signalen, doch hier lässt sich die Geschwindigkeit nicht mehr steigern. Damit Computerrechner trotzdem immer schneller arbeiten können, muss ein Ersatz für die elektrischen Signale her. Eine Möglichkeit: der Einsatz von Photonen. Photonen sind die Bausteine der elektromagnetischen Strahlung, die sowohl Teilchen- als auch Welleneigenschaften besitzen. Zur elektromagnetischen Strahlung gehört auch das für das menschliche Auge sichtbare Licht.

Damit diese so genannte optische Signalverarbeitung funktioniert, müssen auf den Oberflächen der Bauteile Strukturen aufgebracht werden, die Photonen aufnehmen und abgeben können. Doch welche Materialien eigenen sich dafür? Dieser Frage gehen derzeit Physiker der TU Chemnitz nach. "Präparation und Charakterisierung ein- und zweidimensionaler optisch aktiver Nanostrukturen mittels Rastersondenlithographie" heißt ihr Projekt, das die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) für eine Laufzeit von drei Jahren mit rund 190.000 Euro fördert.

Mit diesem Geld wird unter anderem ein Diplomand der Professur als wissenschaftlicher Mitarbeiter in das Projekt übernommen. Außerdem wird ein Rasterkraftmikroskop finanziert, das es ermöglicht, Oberflächen mittels Nanolithographie zu bearbeiten. Bei diesem Verfahren wird auf eine sehr glatte Oberfläche - die Chemnitzer Forscher arbeiten mit Silizium - eine dünne so genannte organische Schicht aufgebracht. Diese verhindert, dass das Silizium an der Luft mit dem Sauerstoff eine Verbindung eingeht und oxidiert. Anschließend fährt die nanometerfeine Spitze des Rasterkraftmikroskops über die Oberfläche. Wird an sie eine Spannung angelegt, so wird genau an dieser Stelle Sauerstoff durch die organische Schicht transportiert. Erreicht der Sauerstoff das darunterliegende Silizium so wird dieses zu Siliziumoxid oxidiert. An diese Siliziumoxidstrukturen auf der Oberfläche binden die Wissenschaftler in einem weiteren Schritt einen in Wasser gelösten Farbstoff - ein so genanntes optisch aktives Material. Das lässt sich, wenn es beispielsweise von Laserlicht angestrahlt wird, anregen und leuchtet nun. Dieses Leuchten kann so genau gesteuert werden, dass es als optisches Signal dienen kann.

"Wir suchen im Rahmen des Projektes zum einen geeignete Farbstoffe. Zum anderen erforschen wir die hergestellten Strukturen, zum Beispiel hinsichtlich ihrer Haltbarkeit", erklärt Graaf. "Wir planen eine Kooperation mit der Juniorprofessur Nichtklassische Synthesemethoden, weil die Forschung einige chemische Themen anschneidet. Da holen wir uns dann Experten aus dem eigenen Haus mit ins Boot."

Mit Hilfe der Nanolithographie haben die Chemnitzer Wissenschaftler im vergangenen Jahr bereits das damals kleinste Fußballfeld der Welt hergestellt - es ist so winzig, dass es etwa 1.000 Mal auf die Querschnittsfläche eines menschlichen Haares passt. "Die dabei gesammelten Erfahrungen mit dieser Technik bringen wir jetzt in das neue Projekt mit ein. Damals haben wir bereits nanometergroße Strukturen auf Oberflächen aufgebracht, diesmal binden wir an diese Strukturen noch Farbstoffe und bringen sie damit zum Leuchten", zeigt Prof. Dr. Christian von Borczyskowski, Inhaber der Professur Optische Spektroskopie und Molekülphysik, den Fortschritt der Forschung auf. "Weltweit wird an der Nanotechnologie geforscht - aber es wird sehr wenig veröffentlicht, da noch nicht immer sicher ist, dass die Ergebnisse ausreichend fundiert sind", so Dr. Harald Graaf. "Es gibt bei diesem Forschungsgebiet noch viel Ungewissheit und damit immer neue Probleme - aber das ist auch gerade die Herausforderung!" Dieser Herausforderung können sich auch die Chemnitzer Physikstudenten stellen. Sie reisen dabei nicht nur in den spannenden Nanokosmos, sondern auch in eine zukunftsweisende Arbeitswelt.

Weitere Informationen erteilt Dr. Harald Graaf, Telefon 0371 531-34807, E- Mail harald.graaf@physik.tu-chemnitz.de.

Katharina Thehos | TU Chemnitz
Weitere Informationen:
http://www.tu-chemnitz.de
http://www.tu-chemnitz.de/tu/presse/

Weitere Berichte zu: Molekülphysik Nanotechnologie Photon Spektroskopie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Speicherdauer von Qubits für Quantencomputer weiter verbessert
09.12.2016 | Forschungszentrum Jülich

nachricht Elektronenautobahn im Kristall
09.12.2016 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie