Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schienen für elektrischen Strom

29.06.2012
Förderung für neues Virtuelles Institut für topologische Isolatoren bewilligt

Koordiniert vom Forschungszentrum Jülich wird ab Juli ein neues Virtuelles Institut seine Arbeit aufnehmen. Am Virtuellen Institut für topologische Isolatoren (VITI) erforschen Wissenschaftler neuartige Materialien mit großem Potenzial für Anwendungen in den Informationstechnologien.


Topologische Isolatoren leiten Strom wie auf Schienen und damit schneller und mit weniger Wärmeentwicklung als herkömmliche Materialien. Die Abbildung zeigt einen zweidimensionalen topologischen Isolator an der Grenzfläche zwischen Materialschichten. Elektronen, dargestellt als rote Kugeln, können darin nur in jeweils eine Richtung fließen, die bestimmt wird durch ihre magnetische (Spin-) Ausrichtung, symbolisiert durch die schwarzen Pfeile. Das neue virtuelle Institut zwischen Jülich, Aachen, Würzburg und Shanghai erforscht komplexere dreidimensionale Systeme in Volumenmaterialien und ihre Herstellmöglichkeiten.
Quelle: Forschungszentrum Jülich

Neben Jülich sind die RWTH Aachen sowie die Universität Würzburg und das Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology beteiligt. Die Helmholtz-Gemeinschaft fördert das Vorhaben über drei bis fünf Jahre mit jährlich 600.000 Euro; 300.000 Euro pro Jahr bringen die Partner auf.

Die Perspektiven sind aussichtsreich: Wenn topologische Isolatoren eines Tages in Computern und Handys eingesetzt werden können, könnten diese superschnell arbeiten, ohne dabei warm zu werden. Bisher wird die Entwicklung noch schnellerer Rechner und energiesparenderer Mobiltelefone unter anderem durch die Erwärmung der Chips deutlich begrenzt. Topologische Isolatoren könnten die Entwicklung neuer spintronischer Bauelemente ermöglichen und so die Basis einer neuen „grünen“ Informationstechnologie bilden.

Topologische Isolatoren sind im Materialinneren Isolatoren, aber an ihren Oberflächen und Rändern leiten sie elektrischen Strom. „Strom fließt dort wie auf Schienen – das ist revolutionär“, erläutert Professor Thomas Schäpers vom Forschungszentrum Jülich und der RWTH Aachen, Sprecher des Virtuellen Instituts. Topologische Isolatoren können dadurch den Strom schneller, mit geringerem Widerstand und weniger Wärmeentwicklung leiten als herkömmliche Materialien, durch die sich die Elektronen im Zickzack bewegen müssen. Diese einmalige Eigenschaft macht die neue Materialklasse so interessant für Grundlagenforschung und Anwendung.

Die Existenz topologischer Isolatoren war zunächst von theoretischen Physikern vorhergesagt worden. Die Materialien sind schwer herzustellen und noch wenig erforscht. Erst 2007 gelang Wissenschaftlern der Universität Würzburg die Synthese und der experimentelle Nachweis des elektrischen Transports an den Rändern zweidimensionaler Systeme in dünnen Schichten. Das neue Virtuelle Institut vereint die Expertise von Theoretikern und Experimentatoren einschließlich der renommierten Würzburger Gruppe.

Ein wesentliches Ziel von VITI besteht in der Synthese hochwertiger dreidimensionaler topologischer Isolatoren; die Physik der topologischen Zustände zu entschlüsseln ist das zweite zentrale Ziel. Jülich bringt insbesondere seine Kompetenzen im Wachstum von Schichten, der Messung und Berechnung von elektronischen Transporteigenschaften sowie der Berechnung von Materialeigenschaften in das Virtuelle Institut ein.

Mit VITI verstärkt das Forschungszentrum bestehende Kooperationen im universitären Bereich, wie der Jülich Aachen Research Alliance, Sektion JARA-FIT, und mit dem Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology. Die Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses ist ebenfalls ein zentrales Anliegen. So finanziert das Virtuelle Institut neun Stellen für Doktorandinnen und Doktoranden und fördert die gemeinsame Nutzung von Infrastruktur sowie den Austausch durch spezielle Vorlesungen und Sommerschulen.

Ansprechpartner:

Prof. Thomas Schäpers, Peter Grünberg Institut, Bereich Halbleiter-Nanoelektronik
Tel. 02461 61-2668
th.schaepers@fz-juelich.de

Pressekontakt:
Angela Wenzik, Wissenschaftsjournalistin
Tel. 02461 61-6048
a.wenzik@fz-juelich.de

Angela Wenzik | Forschungszentrum Jülich
Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Förderungen Preise:

nachricht Ultraschall verbindet
13.11.2018 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht DFG fördert 15 neue Graduiertenkollegs 11/2018
12.11.2018 | Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Förderungen Preise >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Rasende Elektronen unter Kontrolle

Die Elektronik zukünftig über Lichtwellen kontrollieren statt Spannungssignalen: Das ist das Ziel von Physikern weltweit. Der Vorteil: Elektromagnetische Wellen des Licht schwingen mit Petahertz-Frequenz. Damit könnten zukünftige Computer eine Million Mal schneller sein als die heutige Generation. Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) sind diesem Ziel nun einen Schritt nähergekommen: Ihnen ist es gelungen, Elektronen in Graphen mit ultrakurzen Laserpulsen präzise zu steuern.

Eine Stromregelung in der Elektronik, die millionenfach schneller ist als heutzutage: Davon träumen viele. Schließlich ist die Stromregelung eine der...

Im Focus: UNH scientists help provide first-ever views of elusive energy explosion

Researchers at the University of New Hampshire have captured a difficult-to-view singular event involving "magnetic reconnection"--the process by which sparse particles and energy around Earth collide producing a quick but mighty explosion--in the Earth's magnetotail, the magnetic environment that trails behind the planet.

Magnetic reconnection has remained a bit of a mystery to scientists. They know it exists and have documented the effects that the energy explosions can...

Im Focus: Eine kalte Supererde in unserer Nachbarschaft

Der sechs Lichtjahre entfernte Barnards Stern beherbergt einen Exoplaneten

Einer internationalen Gruppe von Astronomen unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg ist es gelungen, beim nur sechs Lichtjahre...

Im Focus: Mit Gold Krankheiten aufspüren

Röntgenfluoreszenz könnte neue Diagnosemöglichkeiten in der Medizin eröffnen

Ein Präzisions-Röntgenverfahren soll Krebs früher erkennen sowie die Entwicklung und Kontrolle von Medikamenten verbessern können. Wie ein Forschungsteam unter...

Im Focus: Ein Chip mit echten Blutgefäßen

An der TU Wien wurden Bio-Chips entwickelt, in denen man Gewebe herstellen und untersuchen kann. Die Stoffzufuhr lässt sich dabei sehr präzise dosieren.

Menschliche Zellen in der Petrischale zu vermehren, ist heute keine große Herausforderung mehr. Künstliches Gewebe herzustellen, durchzogen von feinen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Kalikokrebse: Erste Fachtagung zu hochinvasiver Tierart

16.11.2018 | Veranstaltungen

Können Roboter im Alter Spaß machen?

14.11.2018 | Veranstaltungen

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Mikroplastik in Kosmetik

16.11.2018 | Studien Analysen

Neue Materialien – Wie Polymerpelze selbstorganisiert wachsen

16.11.2018 | Materialwissenschaften

Anomale Kristalle: ein Schlüssel zu atomaren Strukturen von Schmelzen im Erdinneren

16.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics