Nanopartikel präzise steuern und digital nutzen

In einem einzigen Nanostab sind EIN- und AUS-Zustände eines Datenspeichers (entspricht binären 1 und 0) möglich. Das externe elektrische Signal (rote Linie) schreibt einen neuen Zustand auf das Pi UZH

Kolloide sind kleinste Partikel, die in einer Flüssigkeit fein verteilt sind. Bisher finden wir sie vor allem in Getränken, Kosmetika und Farben. Mit blossem Auge können wir sie bei einer Grössenordnung von zehn bis circa hundert Nanometern nicht erkennen. Aufgrund der «Brownschen Bewegung» bewegen sich diese Nanopartikel permanent. Sie unterliegen dabei durch ihre elektrische Ladung den Kräften von Abstossung und Anziehung.

Madhavi Krishnan, Professorin für physikalische Chemie an der Universität Zürich, ist es bereits in Arbeiten vor fünf Jahren gelungen, räumliche Kontrolle über Materie in kleinstem Massstab zu erlangen. In einer neuen Studie zeigt sie nun gemeinsam mit ihren Laborkollegen, dass es möglich ist, diese Nanopartikel nicht nur räumlich anzuordnen, sondern auch ohne Berührung in einer Flüssigkeit kontrolliert zu bewegen.

Steuerung mit elektrischen und optischen Signalen

Die Forscher haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Nanostruktur erzeugen und flexibel verändern lässt: Sie waren in der Lage, die Kleinstpartikel hochpräzise zu neuen Gebilden anzuordnen und deren Kräfte bewusst zu steuern.

«Die Manipulation wird durch die Wechselwirkungen mit elektrischen und optischen Feldern möglich», erklärt Madhavi Krishnan. Ausserdem braucht es für die neuartige Anwendung der intermolekularen Wechselwirkung erstmals keine ultrakalten Temperaturen. Die neue Technologie funktioniert bestens bei Raumtemperatur. Sie ist überdies extrem schnell und äusserst reibungsarm.

Kleiner, schneller und mit mehr Speicher

Die Methode zur Anordnung und Bewegung der Kolloide erlaubt es, gänzlich neue Materialien zu entwickeln. «Gerade für digitale Technologien weisen die Nanopartikel ideale Eigenschaften auf, da sich in jedem einzelnen Partikel Daten speichern und abrufen lassen», erklärt Madhavi Krishnan.

Mit der gezielten Steuerung einzelner Nanopartikel eröffnen sich neue Möglichkeiten, diese einzusetzen – beispielsweise als zukünftige Datenspeicher oder bei neuartigen Bildschirmen mit bisher schwer zu erreichender Auflösung. «Es lassen sich Nano-Bildschirme herstellen in der Art des Kindle-Lesegeräts mit einer tausendmal kleineren Pixelgrösse und viel schnellerer Reaktionszeit», so die Wissenschaftlerin.

Literatur

Christopher J. Myers, Michele Celebrano and Madhavi Krishnan. Information storage and retrieval in a single levitating colloidal particle. Nature Nanotechnology, August 17, 2015. doi: 10.1038/nnano.2015.173

http://www.mediadesk.uzh.ch/articles.html

Media Contact

Evelyne Brönnimann Universität Zürich

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie

Von grundlegenden Gesetzen der Natur, ihre elementaren Bausteine und deren Wechselwirkungen, den Eigenschaften und dem Verhalten von Materie über Felder in Raum und Zeit bis hin zur Struktur von Raum und Zeit selbst.

Der innovations report bietet Ihnen hierzu interessante Berichte und Artikel, unter anderem zu den Teilbereichen: Astrophysik, Lasertechnologie, Kernphysik, Quantenphysik, Nanotechnologie, Teilchenphysik, Festkörperphysik, Mars, Venus, und Hubble.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreib Kommentar

Neueste Beiträge

Selbstabbildung eines Moleküls durch seine eigenen Elektronen

Vermessung der Atombewegungen während einer molekularen Vibration Eines der langfristigen Ziele der Forschung zu lichtinduzierter Dynamik von Molekülen ist die direkte und eindeutige Beobachtung von zeitabhängigen Änderungen der molekularen Struktur,…

Intelligente Nasen

Kann man mit einer künstlichen Nase sogar CoVID-19-Erkrankungen „riechen“? Unter dem Motto „Intelligente Nasen“ ist noch bis 18. September 2020 ein an der TU Dresden organisierter internationaler Workshop dem künstlichen…

Kollisions-Filme mit erneuertem Teilchen-Detektor am CERN

Das ALICE-Experiment am Teilchenbeschleuniger CERN in Genf soll neue Erkenntnisse über einen extrem heißen und dichten Materiezustand bringen, das Quark-Gluon-Plasma. Wenige Millionstel Sekunden nach dem Urknall lag die gesamte Materie…

By continuing to use the site, you agree to the use of cookies. more information

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close