Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Graphen Nanoelektronik: Auf dem Weg zur Überschreitung der Terahertz-Grenze

16.07.2015

Einfache Thermodynamik bestimmt das Verhalten von ultraschnellen Graphen-Transistoren und Photodetektoren.

Ein Team von Forschern am Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPI-P) hat herausgefunden, dass die thermischen Eigenschaften von Leitungselektronen in Graphen denen von Gasen ähnlich sind.


Terahertzfeld und Graphen beeinflussen sich gegenseitig, was zu einer effizienten Erwärmung der Elektronen führt. Die Leitfähigkeit des Graphens wird dabei stark verändert.

© Zoltan Mics / MPI-P

Dieser einfache thermodynamische Ansatz ist auf der Zeitskala von Pikosekunden gültig, wobei eine Pikosekunde ein Billionstel einer Sekunde ist. Diese Erkenntnis über die elektrische Leitfähigkeit in Graphen eröffnet einen Weg zu verbesserten Leistungen von ultraschnellen Transistoren.

Die Wissenschaftler entdeckten, dass in Graphen die Energie von ultraschnellen elektrischen Strömen sehr effizient in Elektronenwärme umgewandelt wird. Die Elektronen in Graphen verhalten sich dabei wie ein heißes Gas. „Die Wärme verteilt sich gleichmäßig über alle Elektronen.

Der Anstieg der Elektronentemperatur durch die fließenden Ströme hat wiederum starke Auswirkungen auf die elektrische Leitfähigkeit des Graphens“, erklärt Professor Dr. Mischa Bonn, Direktor am MPI-P. Die Ergebnisse finden sich in der Studie “Thermodynamic picture of ultrafast charge transport in graphene”, die kürzlich in Nature Communications veröffentlicht wurde.

Graphen - eine einzelne Schicht aus Kohlenstoffatomen - ist für seine sehr gute elektrische Leitfähigkeit bekannt. Daher findet Graphen zahlreiche Anwendungen in moderner Nanoelektronik. Diese Vielfalt reicht von hocheffizienten Detektoren für optische und drahtlose Kommunikation bis hin zu extrem schnell arbeitenden Transistoren.

Die ständig wachsende Nachfrage nach Übertragungsbandbreite erfordert eine stetige Beschleunigung der Vorgänge in elektronischen Geräten bis hin zu Antwortzeiten von Pikosekunden.

„Unsere Ergebnisse sorgen nicht nur für ein besseres Verständnis der auf Graphen basierenden Nanoelektronik, sondern auch für eine verbesserte Leistung von Bauelementen, wie beispielsweise Photodetektoren oder Hochgeschwindigkeits-Transistoren“, sagt Professor Dr. Dmitry Turchinovich, Projektleiter am MPI-P. Die Wissenschaftler erhoffen sich davon, neue Herausforderungen zu bewältigen.

Dazu gehört insbesondere die Überschreitung der Terahertz-Grenze - eine Billion Schwingungen pro Sekunde - in Graphen-Transistoren.

Weitere Informationen:

MPI-P Webseite: http://www.mpip-mainz.mpg.de/
Prof. Dr. Dmitry Turchinovich: www.mpip-mainz.mpg.de/thz

Natacha Bouvier | Max-Planck-Institut für Polymerforschung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Neue Oberflächeneigenschaften für holzbasierte Werkstoffe
14.08.2018 | INNOVENT e.V. Technologieentwicklung Jena

nachricht Europaweit einzigartiges Forschungszentrum geht an den Start
14.08.2018 | Technische Universität Chemnitz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Neue interaktive Software: Maschinelles Lernen macht Autodesigns aerodynamischer

Neue Software verwendet erstmals maschinelles Lernen um Strömungsfelder um interaktiv designbare 3D-Objekte zu berechnen. Methode wird auf der renommierten SIGGRAPH-Konferenz vorgestellt

Wollen Ingenieure oder Designer die aerodynamischen Eigenschaften eines neu gestalteten Autos, eines Flugzeugs oder anderer Objekte testen, lassen sie den...

Im Focus: New interactive machine learning tool makes car designs more aerodynamic

Scientists develop first tool to use machine learning methods to compute flow around interactively designable 3D objects. Tool will be presented at this year’s prestigious SIGGRAPH conference.

When engineers or designers want to test the aerodynamic properties of the newly designed shape of a car, airplane, or other object, they would normally model...

Im Focus: Der Roboter als „Tankwart“: TU Graz entwickelt robotergesteuertes Schnellladesystem für E-Fahrzeuge

Eine Weltneuheit präsentieren Forschende der TU Graz gemeinsam mit Industriepartnern: Den Prototypen eines robotergesteuerten CCS-Schnellladesystems für Elektrofahrzeuge, das erstmals auch das serielle Laden von Fahrzeugen in unterschiedlichen Parkpositionen ermöglicht.

Für elektrisch angetriebene Fahrzeuge werden weltweit hohe Wachstumsraten prognostiziert: 2025, so die Prognosen, wird es jährlich bereits 25 Millionen...

Im Focus: Robots as 'pump attendants': TU Graz develops robot-controlled rapid charging system for e-vehicles

Researchers from TU Graz and their industry partners have unveiled a world first: the prototype of a robot-controlled, high-speed combined charging system (CCS) for electric vehicles that enables series charging of cars in various parking positions.

Global demand for electric vehicles is forecast to rise sharply: by 2025, the number of new vehicle registrations is expected to reach 25 million per year....

Im Focus: Der „TRiC” bei der Aktinfaltung

Damit Proteine ihre Aufgaben in Zellen wahrnehmen können, müssen sie richtig gefaltet sein. Molekulare Assistenten, sogenannte Chaperone, unterstützen Proteine dabei, sich in ihre funktionsfähige, dreidimensionale Struktur zu falten. Während die meisten Proteine sich bis zu einem bestimmten Grad ohne Hilfe falten können, haben Forscher am Max-Planck-Institut für Biochemie nun gezeigt, dass Aktin komplett von den Chaperonen abhängig ist. Aktin ist das am häufigsten vorkommende Protein in höher entwickelten Zellen. Das Chaperon TRiC wendet einen bislang noch nicht beschriebenen Mechanismus für die Proteinfaltung an. Die Studie wurde im Fachfachjournal Cell publiziert.

Bei Aktin handelt es sich um das am häufigsten vorkommende Protein in höher entwickelten Zellen, das bei Prozessen wie Zellstabilisation, Zellteilung und...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Das Architekturmodell in Zeiten der Digitalen Transformation

14.08.2018 | Veranstaltungen

EEA-ESEM Konferenz findet an der Uni Köln statt

13.08.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung in der chemischen Industrie

09.08.2018 | Veranstaltungen

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

Kleine Helfer bei der Zellreinigung

14.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Oberflächeneigenschaften für holzbasierte Werkstoffe

14.08.2018 | Materialwissenschaften

Fraunhofer IPT unterstützt Zweitplatzierten bei SpaceX-Wettbewerb

14.08.2018 | Förderungen Preise

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