Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Methode zur Charakterisierung von Graphen

30.05.2017

Wissenschaftler haben eine neue Methode entwickelt, um die Eigenschaften von Graphen ohne das Anlegen störender elektrischer Kontakte zu charakterisieren. Damit lassen sich gleichzeitig der Widerstand und die Quantenkapazität von Graphen sowie von anderen zweidimensionalen Materialien untersuchen. Dies berichten Forscher vom Swiss Nanoscience Institute und Departement Physik der Universität Basel im Wissenschaftsjournal «Physical Review Applied».

Graphen besteht aus einer einzigen Lage von Kohlenstoffatomen. Es ist transparent, härter als Diamant, stärker als Stahl, dabei aber flexibel und ein deutlich besserer elektrischer Leiter als Kupfer.


Die in Bornitrid (blau) eingebettete Graphenschicht (schwarze Wabenstruktur) wird auf einen Supraleiter platziert (grau) und dadurch mit einem Mikrowellenresonator verbunden.

Universität Basel, Departement Physik/Swiss Nanoscience Institute

Seit Graphen 2004 erstmals hergestellt wurde, erforschen Wissenschaftler weltweit die Eigenschaften und die Einsatzmöglichkeiten des ultradünnen Materials. Inzwischen existieren weitere zweidimensionale Materialien, für die es ebenfalls vielversprechende Anwendungsbereiche gibt, deren elektronische Struktur jedoch kaum untersucht ist.

Keine elektrischen Kontakte nötig

Um die elektrischen Eigenschaften von Graphen und anderen zweidimensionalen Materialien zu charakterisieren, werden meist elektrische Kontakte angebracht, die jedoch die Materialeigenschaften stark verändern können.

Das Team um Professor Dr. Christian Schönenberger vom Swiss Nanoscience Institute und Departement Physik der Universität Basel hat nun eine neue Methode entwickelt, mit der sich die Eigenschaften ohne das Anlegen von Kontakten untersuchen lassen.

Die Wissenschaftler haben dazu Graphen in den Isolator Bornitrid eingebettet, auf einen Supraleiter platziert und dadurch mit einem Mikrowellenresonator verbunden. Sowohl der elektrische Widerstand wie auch die Quantenkapazität von Graphen beeinflussen den Resonator in Bezug auf Gütefaktor und Resonanzfrequenz. Obwohl diese Signale sehr schwach sind, lassen sie sich mittels supraleitender Resonatoren erfassen.

Aus dem Vergleich der Mikrowelleneigenschaften des Resonators mit und ohne eingebettetem Graphen können die Wissenschaftler sowohl den elektrischen Widerstand als auch die Quantenkapazität bestimmen. «Um die Eigenschaften von Graphen genau kennenzulernen und auch limitierende Faktoren für den Einsatz zu erfassen, sind diese Parameter wichtig», erklärt Simon Zihlmann, Doktorand in der Gruppe Schönenberger.

Auch für andere zweidimensionale Materialien geeignet

Bei der Entwicklung der Methode diente das in Bornitrid eingefügte Graphen als Modellmaterial. Graphen, das in andere Träger integriert ist, lässt sich so ebenfalls untersuchen. Zudem können damit auch andere zweidimensionale Materialien ohne elektrische Kontakte charakterisiert werden wie zum Beispiel das Halbleitermaterial Molybdändisulfid, das in Solarzellen und optischen Anwendungen einsetzbar ist.

Weitere Informationen:

https://www.unibas.ch/de/Aktuell/News/Uni-Research/Neue-Methode-zur-Charakterisi...

Olivia Poisson | Universität Basel

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas
19.09.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern
15.09.2017 | Max-Planck-Institut für Quantenoptik

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: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Höher - schneller - weiter: Der Faktor Mensch in der Luftfahrt

20.09.2017 | Veranstaltungen

Wälder unter Druck: Internationale Tagung zur Rolle von Wäldern in der Landschaft an der Uni Halle

20.09.2017 | Veranstaltungen

7000 Teilnehmer erwartet: 69. Urologen-Kongress startet heute in Dresden

20.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Drohnen sehen auch im Dunkeln

20.09.2017 | Informationstechnologie

Pfeilgiftfrösche machen auf „Kommando“ Brutpflege für fremde Kaulquappen

20.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Frühwarnsystem für gefährliche Gase: TUHH-Forscher erreichen Meilenstein

20.09.2017 | Energie und Elektrotechnik