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 Freie Elektronen in Sonnen-Protuberanzen untersucht
25.07.2017 | Georg-August-Universität Göttingen

nachricht Magnetische Quantenobjekte im "Nano-Eierkarton": PhysikerInnen bauen künstliche Fallen für Fluxonen
25.07.2017 | Universität Wien

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: Navigationssystem der Hirnzellen entschlüsselt

Das menschliche Gehirn besteht aus etwa hundert Milliarden Nervenzellen. Informationen zwischen ihnen werden über ein komplexes Netzwerk aus Nervenfasern übermittelt. Verdrahtet werden die meisten dieser Verbindungen vor der Geburt nach einem genetischen Bauplan, also ohne dass äußere Einflüsse eine Rolle spielen. Mehr darüber, wie das Navigationssystem funktioniert, das die Axone beim Wachstum leitet, haben jetzt Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden. Das berichten sie im Fachmagazin eLife.

Die Gesamtlänge des Nervenfasernetzes im Gehirn beträgt etwa 500.000 Kilometer, mehr als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Damit es beim Verdrahten der...

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Im Focus: Breitbandlichtquellen mit flüssigem Kern

Jenaer Forschern ist es gelungen breitbandiges Laserlicht im mittleren Infrarotbereich mit Hilfe von flüssigkeitsgefüllten optischen Fasern zu erzeugen. Mit den Fasern lieferten sie zudem experimentelle Beweise für eine neue Dynamik von Solitonen – zeitlich und spektral stabile Lichtwellen – die aufgrund der besonderen Eigenschaften des Flüssigkerns entsteht. Die Ergebnisse der Arbeiten publizierte das Jenaer Wissenschaftler-Team vom Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), dem Fraunhofer-Insitut für Angewandte Optik und Feinmechanik, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Helmholtz-Insituts im renommierten Fachblatt Nature Communications.

Aus einem ultraschnellen intensiven Laserpuls, den sie in die Faser einkoppeln, erzeugen die Wissenschaftler ein, für das menschliche Auge nicht sichtbares,...

Im Focus: Flexible proximity sensor creates smart surfaces

Fraunhofer IPA has developed a proximity sensor made from silicone and carbon nanotubes (CNT) which detects objects and determines their position. The materials and printing process used mean that the sensor is extremely flexible, economical and can be used for large surfaces. Industry and research partners can use and further develop this innovation straight away.

At first glance, the proximity sensor appears to be nothing special: a thin, elastic layer of silicone onto which black square surfaces are printed, but these...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

10. Uelzener Forum: Demografischer Wandel und Digitalisierung

26.07.2017 | Veranstaltungen

Clash of Realities 2017: Anmeldung jetzt möglich. Internationale Konferenz an der TH Köln

26.07.2017 | Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Robuste Computer für's Auto

26.07.2017 | Seminare Workshops

Läuft wie am Schnürchen!

26.07.2017 | Seminare Workshops

Leicht ist manchmal ganz schön schwer!

26.07.2017 | Seminare Workshops