Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Graphen bietet neue Funktionen für elektronische Nanogeräte

12.06.2017

Ein internationales Team unter der Leitung der Universität Bern und des National Physical Laboratory (NPL, UK) eröffnet der nächsten Generation von nanoelektronischen Geräten neue Wege: Der «Wunderstoff» Graphen macht Innovationen auf verschiedensten Gebieten wie der Umwandlung und Speicherung von Energie oder flexiblen Touchscreens möglich. So können noch kleinere und effizientere Geräte entwickelt werden.

Der Forschungsbereich der molekularen Nanoelektronik zielt darauf ab, einzelne Moleküle als «Bausteine» für elektronische Geräte zu nutzen, deren Funktionen zu verbessern und die Entwicklung möglichst kleiner und dennoch kontrollierbarer Geräte zu ermöglichen.


Die stabile Verbindung von Molekülen und Graphen öffnet der nächsten Generation von elektronischen Nanogeräten neue Wege.

© Alexander Rudnev, Universiät Bern

Das Haupthindernis, das bisher konkrete Fortschritte erschwerte, bestand in der fehlenden stabilen Verbindung zwischen den Molekülen und den verwendeten Metallen bei Raumtemperatur. Graphen, das oft als «Wundermittel» bezeichnet wird, besitzt nicht nur eine hervorragende mechanische Stabilität, sondern auch eine ausserordentlich hohe elektronische und thermische Leitfähigkeit, womit das zweidimensionale Material für eine Vielzahl möglicher Anwendungen in molekularer Elektronik attraktiv ist.

Ein Forschungsteam der Universität Bern, des National Physical Laboratory (NPL) und der University of the Basque Country (UPV/EHU, Spanien), unterstützt von Forschenden der Chuo University (Japan), hat es nun einen Durchbruch geschafft: Sie konnten eine auch bei Raumtemperatur stabile Verbindung zwischen Graphen und einzelnen Molekülen demonstrieren.

Dies war mit den bisher standardmässig verwendeten Metallen nicht möglich und stellt daher einen wichtigen Schritt im Hinblick auf die Entwicklung von graphenbasierten elektronischen Geräten dar. Die Resultate wurden nun im Journal Science Advances publiziert.

Einzelne Moleküle verbinden

Die Anlagerung spezifischer Moleküle auf graphenbasierten elektronischen Geräten erlaubt es, die Gerätefunktionen anzupassen, hauptsächlich indem der elektrische Widerstand verändert wird. Einen Zusammenhang zwischen allgemeinen Geräteigenschaften und den Eigenschaften einzelner angelagerter Moleküle herzustellen, ist jedoch schwierig. Dies kommt daher, dass der elektrische Widerstand an der Graphenoberfläche nicht überall gleich gross ist und der Durchschnittswert diese Unterschiede nicht wiedergibt.

Dr. Alexander Rudnev and Dr. Veerabhadrarao Kaliginedi vom Departement für Chemie und Biochemie der Universität Bern massen daher den elektrischen Strom, der durch einzelne angelagerte Moleküle floss. Sie verwendeten dazu eine einzigartige, sogenannte rauscharme Technik, die es ihnen erlaubte, von Molekül zu Molekül separate Werte zu messen. Ausgehend von den theoretischen Berechnungen von Dr. Ivan Rungger (NPL) and Dr. Andrea Droghetti (UPV/EHU), konnten sie so zeigen, dass der chemische Kontakt eines Moleküls zur Graphen-Schicht die Funktionsweise von solchen elektronischen Geräten vorgibt.

Markanter Umbruch erwartet

«Unsere Einzel-Molekül-Dioden zeigen, dass die Vorzugsrichtung von elektrischem Strom tatsächlich geändert werden kann, indem man den chemischen Kontakt der einzelnen Moleküle verändert», sagt Alexander Rudnev. «Mit der sorgfältigen Herstellung der jeweiligen chemischen Verbindungen von Molekülen und graphenbasierten Materialien können wir die Funktionalität der Nano-Elektrogeräte steuern», ergänzt Ivan Rungger.

«Unsere Resultate stellen einen grossen Fortschritt für die praktische Anwendung von elektronischen Nanogeräten dar. Wir erwarten, dass unsere Technik des stabilen chemischen Kontakts einen markanten Umbruch im Forschungsbereich auslösen wird», fasst Veerabhadrarao Kaliginedi zusammen. Die Ergebnisse zu den Graphen-Molekül-Schnittstellen sollen Forschenden auch bei der Arbeit mit Energieumwandlung helfen, und allgemein die Effizienz von elektronischen Nanogeräten steigern.

Publikationsangaben:
Alexander V. Rudnev, Veerabhadrarao Kaliginedi, Andrea Droghetti, Hiroaki Ozawa, Akiyoshi Kuzume, Masa-aki Haga, Peter Broekmann, Ivan Rungger: Stable anchoring chemistry for room temperature charge transport through graphite-molecule contacts, Science Advances, 9. Juni 2017, in press.

Kontakt:
Dr. Alexander Rudnev
Departement für Chemie und Biochemie, Universität Bern
Tel: +41 31 631 42 54
Email: alexander.rudnev@dcb.unibe.ch

Nathalie Matter | Universität Bern
Weitere Informationen:
http://www.unibe.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Crash-Absorption durch neuartigen Klebstoff
21.01.2019 | Technische Hochschule Mittelhessen

nachricht Reversibel und nachhaltig - Neue korrosionsschützende Beschichtungen auf archäologischen Metallen
18.01.2019 | INNOVENT e.V. Technologieentwicklung Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Klassisches Doppelspalt-Experiment in neuem Licht

Internationale Forschergruppe entwickelt neue Röntgenspektroskopie-Methode basierend auf dem klassischen Doppelspalt-Experiment, um neue Erkenntnisse über die physikalischen Eigenschaften von Festkörpern zu gewinnen.

Einem internationalen Forscherteam unter Führung von Physikern des Sonderforschungsbereichs 1238 der Universität zu Köln ist es gelungen, eine neue Variante...

Im Focus: Ten-year anniversary of the Neumayer Station III

The scientific and political community alike stress the importance of German Antarctic research

Joint Press Release from the BMBF and AWI

The Antarctic is a frigid continent south of the Antarctic Circle, where researchers are the only inhabitants. Despite the hostile conditions, here the Alfred...

Im Focus: Ultra ultrasound to transform new tech

World first experiments on sensor that may revolutionise everything from medical devices to unmanned vehicles

The new sensor - capable of detecting vibrations of living cells - may revolutionise everything from medical devices to unmanned vehicles.

Im Focus: Fliegende optische Katzen für die Quantenkommunikation

Gleichzeitig tot und lebendig? Max-Planck-Forscher realisieren im Labor Erwin Schrödingers paradoxes Gedankenexperiment mithilfe eines verschränkten Atom-Licht-Zustands.

Bereits 1935 formulierte Erwin Schrödinger die paradoxen Eigenschaften der Quantenphysik in einem Gedankenexperiment über eine Katze, die gleichzeitig tot und...

Im Focus: Flying Optical Cats for Quantum Communication

Dead and alive at the same time? Researchers at the Max Planck Institute of Quantum Optics have implemented Erwin Schrödinger’s paradoxical gedanken experiment employing an entangled atom-light state.

In 1935 Erwin Schrödinger formulated a thought experiment designed to capture the paradoxical nature of quantum physics. The crucial element of this gedanken...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Smarte Sensorik für Mobilität und Produktion 4.0 am 07. Februar 2019 in Oldenburg

18.01.2019 | Veranstaltungen

16. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

17.01.2019 | Veranstaltungen

Erstmalig in Nürnberg: Tagung „HR-Trends 2019“

17.01.2019 | Veranstaltungen

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

Neues Material soll Grenzen der Silicium-Elektronik überwinden

21.01.2019 | Energie und Elektrotechnik

water meets....Future - Abwasser nachhaltig nutzen

21.01.2019 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Inbetriebnahme eines 3D-Bewegungssimulators am "kunststoffcampus bayern“ in Weißenburg

21.01.2019 | Verkehr Logistik

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