Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Durchbruch in der Nanotechnologie: Strukturierungsverfahren zur Herstellung neuartiger Bauelemente mit einzelnen Atomen

23.02.2009
Einem Forscherteam aus dem Institut für Quanteninformationsverarbeitung an der Universität Ulm ist es in Zusammenarbeit mit RUBION, der zentralen Einheit für Ionenstrahlen und Radionuklide an der Ruhr-Universität Bochum, zum ersten Mal gelungen, eine neue Art von Ionenquelle zu entwickeln, welche auf einer Ionenfalle basiert.

Schon die alten Griechen ahnten es, dass Atome die kleinsten Bausteine der Materie sind. Erst mit modernsten Mikroskopen lassen sich Kristalle und Oberflächen so genau untersuchen, dass man einzelne Atome abbilden kann.

Will man einzelne Atome auf solchen Oberflächen platzieren oder gezielt in einen Festkörperkristall einbringen, dann gibt es bisher in der Nanotechnologie keine universell funktionierende Methode. Für zukünftige Quantentechnologien, wie z.B. einen Festkörper-Quantencomputer, brauchen wir aber genau solch ein Verfahren, bei dem eine exakt vordefinierte Anzahl einzelner Atome in einem Kristall einzubringen ist mit einer räumlichen Präzision von nur einem Nanometer und das ist 100000 x kleiner wie die Dicke eines Haars.

Einem Forscherteam aus dem Institut für Quanteninformationsverarbeitung an der Universität Ulm ist es nun in Zusammenarbeit mit RUBION, der zentralen Einheit für Ionenstrahlen und Radionuklide an der Ruhr-Universität Bochum, zum ersten Mal gelungen, eine neue Art von Ionenquelle zu entwickeln, welche auf einer Ionenfalle basiert. Die Grundlage für diese Forschungen legte daher Wolfgang Paul (Nobelpreis für Physik 1989) mit der Erfindung einer Falle für einzelne geladene Atome, die Ionen.

"Zunächst werden einzelne positiv geladene Ionen in einer speziellen Paulfalle gefangen und mittels Laserstrahlen auf eine Temperatur von 1/1000 Grad Celsius über dem absoluten Nullpunkt gekühlt. In einem atomaren Verschiebebahnhof können die Atome dann gewogen, identifiziert und sortiert werden" erklärt der Doktorand Wolfgang Schnitzler. "Anschließend werden die geladenen Atome einzeln mit speziell geformten Kraftfeldern beschleunigt und zielgenau in ein beliebiges Substrat geschossen.", erläutert Robert Fickler, der im Rahmen seiner Diplomarbeit ein auf die Ionenquelle optimiertes Abbildungssystem entwickelt hat.

Dr. Kilian Singer, Projektleiter am Institut in Ulm, erklärt: "Mit unseren Experimenten haben wir gezeigt, dass diese Methode tatsächlich exakt ein Atom auf Kommando liefert. Unser nächstes Ziel ist es, die Ionen bis in den absoluten quantenmechanischen Grundzustand zu kühlen, dann ist unsere Auflösung prinzipiell nur noch durch die Unschärferelation von Werner Heisenberg (Nobelpreis für Physik 1932) begrenzt. Die speziellen Eigenschaften unserer Quelle erlauben es uns, neue Ansätze der Ionenoptik umzusetzen, um Abbildungsfehler zu vermeiden und ein beliebiges Atom auf 1nm genau zu implantieren.". Die Anwendungen der Methode sind noch nicht absehbar. Zunächst soll diese Anlage genutzt werden um einen großen Schritt weiterzukommen auf dem Weg zu einem Festkörper-Quantencomputers.

"Ausgangspunkt unserer Arbeit war es, einzelne Atome als Träger von Quanteninformation zu nutzen.", so Professor Ferdinand Schmidt-Kaler, Direktor des Instituts. "Nun sind wir diesem Ziel um ein gutes Stück näher gekommen. Quantentechnologien sind die Anwendungen der Zukunft." "Als wir diese Idee zum ersten Mal auf einer Tagung diskutierten, sprachen alle Physiker von Science Fiction und unlösbaren Barrieren. Die Ulmer Kollegen haben eine Mammutarbeit geleistet, denn es mussten sehr viele Detail-Probleme gelöst werden. Ich habe an das Konzept geglaubt, aber nie damit gerechnet, dass man diese Idee so schnell umsetzen kann", so Dr. Jan Meijer, Geschäftsführer von RUBION. Die Arbeit wurde in der Ausgabe vom 20. Februar 2009, Vol. 102, der renommierten Zeitschrift "Physical Review Letters" veröffentlicht.

Verantwortlich: Dr. Kilian Singer, Institut für Quanteninformationsverarbeitung, Universität Ulm, Telefon 0731 / 50 - 15167

Willi Baur | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-ulm.de
http://www.uni-ulm.de/home/news-details/article/82/durchbruch-i.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Heiß & kalt – Gegensätze ziehen sich an
25.04.2017 | Universität Wien

nachricht Astronomen-Team findet Himmelskörper mit „Schmauchspuren“
25.04.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

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: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

Jenaer Akustik-Tag: Belastende Geräusche minimieren - für den Schutz des Gehörs

27.04.2017 | Veranstaltungen

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

VLC 200 GT von EMAG: Neue passgenaue Dreh-Schleif-Lösung für die Bearbeitung von Pkw-Getrieberädern

27.04.2017 | Maschinenbau

Induktive Lötprozesse von eldec: Schneller, präziser und sparsamer verlöten

27.04.2017 | Maschinenbau

Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

27.04.2017 | Informationstechnologie