Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Forscher der Saar-Uni entwickeln neues Verfahren zur Graphen-Gewinnung

13.10.2009
Kohlenstoff wird die Informationstechnologie revolutionieren. Vielleicht schon in einigen Jahren arbeiten die elektronischen Bauteile von Computern, die derzeit auf Silizium-Technologie basieren, mit einem Stoff, der aus einer Schicht von Kohlenstoff-Atomen besteht: Graphen.

Obwohl Kohlenstoff als Bestandteil nahezu jeder organischen Substanz universell verfügbar ist, war es bisher nicht möglich, Graphen großflächig zu gewinnen. Eine Arbeitsgruppe aus Chemikern und Physikern der Universität des Saarlandes hat nun ein grundlegend neues Verfahren entwickelt, mit dem graphenbeschichtete Oberflächen hergestellt werden können.

Eine einzelne Lage von Kohlenstoff-Atomen, die sich wabenartig zu einem geordneten Gitter fügen: Dieser Stoff namens Graphen wird der Computertechnologie in den nächsten Jahrzehnten völlig neue Möglichkeiten eröffnen. Davon sind die meisten Forscher überzeugt. Der Grund: Graphen kann in immer noch kleiner werdenden elektronischen Bauteilen verwendet werden - im Gegensatz zu Silizium, das in winzigsten Transistoren zunehmend instabil wird. Graphen ist dagegen sehr stabil und bietet einen weiteren entscheidenden Vorteil: Es arbeitet in einem Transistor tausendmal schneller als Silizium.

Graphen besteht aus einer einzelnen Schicht reinen Kohlenstoffs und ist daher nur so dick wie ein Atom. "Übereinandergestapelte" Graphen-Schichten bilden Graphit, das beispielsweise in Bleistift-Minen verwendet wird. Bisherige Versuche, Graphen durch Spaltung von Graphit zu gewinnen, waren in der Vergangenheit zwar erfolgreich, jedoch nur im Labormaßstab. Für Anwendungen in der Industrie, wo großflächige Schichten erzeugt werden müssen, ist diese Methode unpraktikabel.

Einer Forschergruppe der Universität des Saarlandes ist es nun gemeinsam mit Physikern aus Augsburg und Nottingham gelungen, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem Oberflächen großflächig mit einer einzigen Lage von Graphen beschichtet werden können. Im Gegensatz zu den bisherigen Ansätzen handelt es sich um einen chemischen Prozess, bei dem Kohlenstoff aus einer flüssigen Vorläuferverbindung abgeschieden wird. Als Ausgangsstoffe testeten die Wissenschaftler verschiedene kohlenstoffhaltige Substanzen wie beispielsweise Aceton, das sich aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff zusammensetzt. Diese so genannten Vorläufermoleküle oder Precursoren wurden in einem Ultrahochvakuum auf bis zu 700 Grad Celsius erhitzt. "Dabei bleiben vom Aceton mit seinen drei Kohlenstoff-Atomen immer zwei Kohlenstoff-Atome in Form einer Hantel zurück, die sich zu einem wabenartigen Graphen-Gitter anordnen", sagt Dr. Frank Müller vom Institut für Experimentalphysik und erklärt, warum die so entstandene Graphen-Lage ideal ist: "Die Atome in diesem Gitter sind hoch geordnet, und es handelt sich um genau eine Schicht - also das, was wir brauchen."

Müller hat gemeinsam mit dem Physik-Professor Stefan Hüfner verschiedene Precursoren aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff getestet. Durchgeführt wurden die Arbeiten im Rahmen des EU-Projektes "Nanomesh" unter der Leitung von Hermann Sachdev, Privatdozent für Anorganische Chemie an der Saar-Uni, der sich insbesondere mit der Precursorchemie beschäftigt. "Wir konnten zeigen, dass es einen universellen Bildungsweg für Graphen gibt", erläutert Sachdev. "Dieser Bildungsweg führt immer über die gleichen molekularen Zwischenstufen aus zwei Kohlenstoff-Atomen, unabhängig davon, welche Vorläufermoleküle wir gewählt haben."

Einen entscheidenden Nachteil hat das Verfahren: Bisher ist die Graphen-Abscheidung nur auf metallischen Oberflächen gelungen. Diese sind für technische Anwendungen, speziell im Hinblick auf elektronische Bauelemente, allerdings weniger interessant, da hier immer eine Kombination von Leitern, Halbleitern und Isolatoren gebraucht wird. Die Saarbrücker Forscher arbeiten nun daran, Graphen auf Isolatoren oder Halbleitern wachsen zu lassen. Wenn das gelingen sollte, wäre eine Revolution der IT-Technologie greifbar.

Die Forschungsarbeiten wurden in der Zeitschrift "Small" unter folgendem Titel publiziert:

Frank Müller, Hermann Sachdev, Stefan Hüfner et al.: "How does Graphene grow? Easy access to well-ordered graphene films", Small, DOI 10.1002/smll.200900158

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an:

Frank Müller (f.mueller@mx.uni-saarland.de), Tel. (0681) 302-70479
Hermann Sachdev (h.sachdev@mx.uni-saarland.de), Tel. (0681) 302-2465
Stefan Hüfner (huefner@mx.uni-saarland.de), Tel. (0681) 302-70480

Friederike Meyer zu Tittingdorf | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-saarland.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern
20.06.2018 | Leibniz-Institut für Photonische Technologien e. V.

nachricht Rätselhaftes IceCube-Ereignis könnte von Tau-Neutrino stammen
19.06.2018 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

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: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Im Focus: Revolution der Rohre

Forscher*innen des Instituts für Sensor- und Aktortechnik (ISAT) der Hochschule Coburg lassen Rohrleitungen, Schläuchen oder Behältern in Zukunft regelrecht Ohren wachsen. Sie entwickelten ein innovatives akustisches Messverfahren, um Ablagerungen in Rohren frühzeitig zu erkennen.

Rückstände in Abflussleitungen führen meist zu unerfreulichen Folgen. Ein besonderes Gefährdungspotential birgt der Biofilm – eine Schleimschicht, in der...

Im Focus: Überdosis Calcium

Nanokristalle beeinflussen die Differenzierung von Stammzellen während der Knochenbildung

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Freiburg und Basel haben einen Hauptschalter für die Regeneration von Knochengewebe identifiziert....

Im Focus: Overdosing on Calcium

Nano crystals impact stem cell fate during bone formation

Scientists from the University of Freiburg and the University of Basel identified a master regulator for bone regeneration. Prasad Shastri, Professor of...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

Hengstberger-Symposium zur Sternentstehung

19.06.2018 | Veranstaltungen

LymphomKompetenz KOMPAKT: Neues vom EHA2018

19.06.2018 | Veranstaltungen

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

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Breitbandservices von DNS:NET erweitert

20.06.2018 | Unternehmensmeldung

Mit Parasiten infizierte Stichlinge beeinflussen Verhalten gesunder Artgenossen

20.06.2018 | Biowissenschaften Chemie

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