Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neues Verfahren ermöglicht Steuerung von elektronischen Materialeigenschaften

17.07.2009
Forschenden am Swiss Nanoscience Institute ist es erstmals gelungen, dünne Schichten mit steuerbaren elektronischen Eigenschaften herzustellen.

Diese Entdeckung könnte für zukünftige Anwendungen in der Sensorik und der Computertechnologie von grosser Bedeutung sein. Die Arbeiten des internationalen Forscherteams der Universitäten Basel und Heidelberg sowie des Paul Scherrer Instituts werden im renommierten Wissenschaftsmagazin "Science" veröffentlicht.

Gewöhnlich ist der elektrische Widerstand eines Materials ebenso wie sein spezifisches Gewicht und seine Farbe eine nicht steuerbare Materialeigenschaft. Forschenden um die Physikerin Dr. Meike Stöhr ist es nun gelungen, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem zukünftig die elektronischen Eigenschaften an einer Oberfläche gezielt verändert werden können, darunter auch der Widerstand.

Das interdisziplinäre Team aus Physikern und Chemikern hat eine Substanz entwickelt, die durch Erhitzen auf einer Kupferoberfläche ein stabiles zweidimensionales Netzwerk mit Nanometer-kleinen Poren bildet. Durch die Wechselwirkung dieses Netzwerks mit dem an der Metalloberfläche vorhandenen Elektronengas kommt es zu zwei Effekten: Unterhalb des Netzwerks werden die Elektronen verdrängt, während sich in den Poren kleine "Elektronenseen" in sogenannten Quantentöpfen bilden.

Grosses Potenzial für die Materialforschung
Durch Veränderung sowohl des Porenabstands als auch des Porendurchmessers besteht die Möglichkeit, die Eigenschaften des Materials gezielt zu verändern. Eine weitere Möglichkeit zur Veränderung bietet sich durch das Befüllen der Poren mit Gast-Molekülen an. Dadurch würde ein direkter Zugriff auf die Eigenschaften ermöglicht, welche von den Elektronen bestimmt werden, wie z.B. die Leitfähigkeit, die Reflektivität oder die katalytischen Eigenschaften der Oberfläche. Auf diese Weise können Materialien mit neuen steuerbaren Eigenschaften entstehen.

Die zugrunde liegenden physikalischen Vorgänge können durch den Vergleich des Elektronengases mit Wasserwellen an folgendem Beispiel nachvollzogen werden: An einem auf der Oberfläche schwimmenden Hindernis werden Wasserwellen reflektiert. Für ein Hindernis in Form eines Bienenwaben-förmigen Netzes können sich in den einzelnen Waben stehende Wasserwellen ausbilden. So entsteht je nach Struktur und Grösse des Netzes ein charakteristisches Wellenmuster. Analog hierzu entstehen im oben beschriebenen neuen Material charakteristische Elektronenwellen aufgrund der Wechselwirkung des molekularen Netzwerks mit den Elektronen der Metalloberfläche.

Poren-Netzwerke sind Kandidaten für neue Metamaterialien. Dies sind Stoffe, die aufgrund ihrer speziellen periodischen Struktur optische bzw. elektronische Eigenschaften haben, die durch die Steuerung der Eigenschaften der einzelnen Komponenten gezielt verändert werden können. Im vorliegenden Fall sind es die elektronischen Eigenschaften der Oberfläche, welche durch die Grösse und die Eigenschaften der selbstorganisierten Nano-Poren bestimmt werden.

Die Universität Basel und das Paul Scherrer Institut sind Teil des langfristig angelegten und vom Kanton Aargau finanzierten Swiss Nanoscience Institute (SNI). Zum SNI gehören das 2001 gegründete Netzwerk des Nationalen Forschungsschwerpunkts Nanowissenschaften sowie das 2006 neu geschaffene, vom Kanton Aargau finanzierte Argovia-Netzwerk. Wichtiger Partner im vorliegenden Projekt war die Synchrotron Lichtquelle Schweiz des Paul Scherrer Instituts.

Weitere Auskünfte
Dr. Meike Stöhr, Swiss Nanoscience Institute, Tel. ++41 (0) 61 267 37 59,
E-Mail: Meike.Stoehr@unibas.ch
Dr. Thomas Jung, Paul Scherrer Institut, Tel. ++41 (0) 56 310 45 18,
Handy: 079 534 14 49, E-Mail: Thomas.Jung@psi.ch
Hans Syfrig, Leiter Öffentlichkeitsarbeit, Universität Basel,
Tel. ++ 41 (0) 61 267 30 16, E-Mail: Hans.Syfrig@unibas.ch
Verwandte Seiten
Swiss Nanoscience Institute an der Universität Basel >
http://www.nccr-nano.org/nccr/
Nanolab an der Universität Basel >
http://monet.physik.unibas.ch/gue/nanolab/
Anorganische Chemie der Universität Heidelberg >
http://www.gade.uni-hd.de/
Molekulare Nanowissenschaften am PSI >
http://lmn.web.psi.ch/molnano/
Originalbeitrag
Jorge Lobo-Checa, Manfred Matena, Kathrin Müller, Jan Hugo Dil, Fabian Meier, Lutz H. Gade, Thomas A. Jung, and Meike Stöhr.
Band Formation from Coupled Quantum Dots Formed by a Nanoporous Network on a Copper Surface

Science 16 July 2009 [DOI: 10.1126/science.1175141]

Hans Syfrig | idw
Weitere Informationen:
http://www.unibas.ch
http://www.nanoscience.ch/stoehr

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Ausweg aus dem Chrom-Verbot
30.05.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

nachricht Schnell, präzise, aber nicht kalt
17.05.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften