Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Nanodrähte aus "Schmierstoff"

09.03.2009
Nanoröhren aus Kohlenstoff gelten wegen ihrer herausragenden physikalischen und chemischen Eigenschaften als Top-Kandidaten, um mikroelektronische Bauelemente weiter zu miniaturisieren und das heute gängige Silizium eines Tages zu verdrängen.

Der technologischen Anwendung stehen jedoch ungünstige Material-Eigenschaften entgegen wie etwa das Zusammenkleben der Röhrchen.

Wissenschaftler der TU Dresden und des Forschungszentrums Dresden-Rossendorf (FZD) demonstrierten die Überlegenheit von Nanodrähten aus Molybdänsulfid in Experiment und Simulation und veröffentlichten ihre Ergebnisse vor kurzem in dem Fachjournal "Nano Letters". Gemeinsame Presseinformation von FZD und TU Dresden

Seit der Entdeckung der Kohlenstoff-Nanoröhren im Jahr 1991 arbeiten Wissenschaftler intensiv daran, die Nanoröhren für unterschiedlichste Technologien zu erschließen: man erhofft sich Nanoröhren-Transistoren oder Nanoröhren-Speicher aus Kohlenstoff. Die nur wenige millionstel Millimeter kleinen Röhrchen könnten aber auch in der Medizin oder in neuen Bildschirmgenerationen zum Einsatz kommen, wären da nicht einige hinderliche Eigenschaften bei der Integration zu überwinden.

So gelingt die elektronisch oder sogar strukturell sortenreine Herstellung der Nanoröhren nur mit aufwendigen Hilfsmitteln, die Röhrchen sind schwach löslich und verkleben zu Bündeln. Auch lassen sie sich nur schlecht elektrisch kontaktieren, was ihren Einsatz in der Mikroelektronik erschwert. Prototypen für unterschiedliche Anwendungen konnten zwar in Labors weltweit schon gefertigt werden, doch spielen Kohlenstoff-Nanoröhren heute für den Markt kaum eine Rolle.

Das Dresdner Forscherteam um Prof. Gotthard Seifert von der TU Dresden und Dr. Sibylle Gemming vom FZD interessiert sich seit Jahren für Molybdänsulfid (MoS), das als Schmierstoff oder als Beimengung in Katalysatoren vielfach industriell genutzt wird. Für die Substanz gilt, dass die physikalischen und chemischen Eigenschaften deutlich stärker mit der Partikelgröße und -form variieren als bei anderen Materialien. In Zusammenarbeit mit der Gruppe von Prof. Flemming Besenbacher (Universität Aarhus, Dänemark) gelang nun die Herstellung und vollständige experimentelle wie theoretische Charakterisierung von MoS-Drähten, die mit überragenden Vorteilen aufwarten können: als metallische Drähte sind sie sehr stabil, sie verkleben nicht so leicht wie ihre Verwandten aus Kohlenstoff, sie haben sehr gute elektronische Transport-Eigenschaften und sie lassen sich relativ einfach zu einem Halbleiter umwandeln, indem man sie verdreht.

Jedes halbleitende Material besitzt eine typische Bandlücke, die für die konkreten elektronischen und optischen Eigenschaften verantwortlich ist. Bei MoS-Drähten ist interessant, dass diese Bandlücke linear mit dem Verdrillungswinkel mitwächst, was einen möglichen Einsatz als Nano-Schalter nahelegt. Erstaunlich ist zudem die einfache Kontaktierung der MoS-Drähte mit Gold-Elektroden, wobei der Kontakt besonders stark ist: einige wenige Schwefelatome verankern den Draht am Gold, während der Stromfluss direkt durch den zentralen Gold-Molybdän-Kanal erfolgt.

Mit derart überzeugenden Eigenschaften der Molybdänsulfid-Drähte hatten nicht einmal die Wissenschaftler gerechnet. Dr. Sibylle Gemming: "Die Berechnungen zeigen, dass viele der Nachteile, die mit den Kohlenstoff-Nanoröhren einhergehen, für Molybdänsulfid-Drähte nicht zu erwarten sind. Hinzu kommt, dass sie mit allen Vorteilen von Kohlenstoff-Nanoröhren ausgestattet sind. Die neuen Nanodrähte haben deshalb ein echtes Potential für zukünftige elektronische Bauelemente." Prof. Seifert von der TU Dresden fügt hinzu: "Die Nanodrähte aus 'Schmierstoff' haben uns auf sehr angenehme Weise überrascht. Als nächstes wollen wir daraus nanoelektronische Schaltkreise bauen."

Neben reinen Molybdänsulfid-Drähten untersuchten die Forscher auch Drähte, deren Eigenschaften durch Zugabe weiterer Elemente modifiziert wurden. Auch diese Verbindungen zeigten sich in den Berechnungen wie im Experiment als vielversprechend.

Veröffentlichungen:
1. "Electromechanical Switch Based on Mo6S6 Nanowires", I. Popov; S. Gemming; S. Okano; N. Ranjan; G. Seifert, in: NANO LETTERS 8, S. 4093-4097 (2008).
2. "Atomic-Scale Structure of Mo6S6 Nanowires", J. Kibsgaard; A. Tuxen; M. Levisen; E. Laegsgaard; S. Gemming; G. Seifert; J.V. Lauritsen; F. Besenbacher, in: NANO LETTERS 8, S. 3928-3931 (2008).

3. "Designing miniature wires for small-scale electronics", I. Popov, G. Seifert, S. Gemming, in: SPIE newsroom, 25.02.2009, DOI: 10.1117/2.1200901.1456.

Weitere Informationen:
Dr. Sibylle Gemming
FZD - Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung
Tel.: 0351 260 - 2470
Email: s.gemming@fzd.de
Prof. Gotthard Seifert
Technische Universität Dresden
Arbeitsgruppe für Theoretische Chemie
Tel.: 0351 463 - 37637
Email: Gotthard.Seifert@chemie.tu-dresden.de
Pressekontakt im FZD:
Dr. Christine Bohnet
Tel.: 0351 260 - 2450 oder 0160 969 288 56
Email: presse@fzd.de
Pressekontakt an der TU Dresden:
Kim-Astrid Magister
Tel. 0351 463 32398
Email: Pressestelle@tu-dresden.de

Dr. Christine Bohnet | idw
Weitere Informationen:
http://www.fzd.de
http://www.tu-dresden.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin
23.01.2017 | Ferdinand-Braun-Institut Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik

nachricht Einblicke ins Atom
23.01.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

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: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wie der Nordatlantik zum Wärmepirat wurde

23.01.2017 | Geowissenschaften

Immunabwehr ohne Kollateralschaden

23.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

23.01.2017 | Physik Astronomie