Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nanopartikel präzise steuern und digital nutzen

18.08.2015

Erstmals lassen sich Kolloide – winzige, in Lösungen vorliegende Partikel – hochpräzise anordnen und vor allem in ihren Bewegungen steuern. Dank einem neuen, von Wissenschaftlern der Universität Zürich erforschten Verfahren könnten diese kolloidalen Nanopartikel Eingang in die digitale Technologie finden. Denn sie brauchen wenig Energie, sie sind schnell und bieten enorme Speicherkapazitäten – ideale Eigenschaften für neuartige Datenträger oder hochauflösende Bildschirme.

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.


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

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

Weitere Informationen:

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

Evelyne Brönnimann | Universität Zürich

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Eine Fernsteuerung für alles Kleine
19.11.2019 | Technische Universität Wien

nachricht Atome hüpfen nicht gerne Seil
19.11.2019 | Universität Innsbruck

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Eine Fernsteuerung für alles Kleine

Atome, Moleküle oder sogar lebende Zellen lassen sich mit Lichtstrahlen manipulieren. An der TU Wien entwickelte man eine Methode, die solche „optischen Pinzetten“ revolutionieren soll.

Sie erinnern ein bisschen an den „Traktorstrahl“ aus Star Trek: Spezielle Lichtstrahlen werden heute dafür verwendet, Moleküle oder kleine biologische Partikel...

Im Focus: Atome hüpfen nicht gerne Seil

Nanooptische Fallen sind ein vielversprechender Baustein für Quantentechnologien. Forscher aus Österreich und Deutschland haben nun ein wichtiges Hindernis für deren praktischen Einsatz aus dem Weg geräumt. Sie konnten zeigen, dass eine besondere Form von mechanischen Vibrationen gefangene Teilchen in kürzester Zeit aufheizt und aus der Falle stößt.

Mit der Kontrolle einzelner Atome können Quanteneigenschaften erforscht und für technologische Anwendungen nutzbar gemacht werden. Seit rund zehn Jahren...

Im Focus: Der direkte Weg zur Phosphorverbindung: Regensburger Chemiker entwickeln Katalysemethode

Wissenschaftler finden effizientere und umweltfreundlichere Methode, um Produkte ohne Zwischenstufen aus weißem Phosphor herzustellen.

Pflanzenschutzmittel, Dünger, Extraktions- oder Schmiermittel – Phosphorverbindungen sind aus vielen Mitteln für den Alltag und die Industrie nicht...

Im Focus: Atoms don't like jumping rope

Nanooptical traps are a promising building block for quantum technologies. Austrian and German scientists have now removed an important obstacle to their practical use. They were able to show that a special form of mechanical vibration heats trapped particles in a very short time and knocks them out of the trap.

By controlling individual atoms, quantum properties can be investigated and made usable for technological applications. For about ten years, physicists have...

Im Focus: Neu entwickeltes Glas ist biegsam

Eine internationale Forschungsgruppe mit Beteiligung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften hat ein Glasmaterial entwickelt, das sich bei Raumtemperatur bruchfrei verformen lässt. Das berichtet das Team aktuell in "Science". Das extrem harte und zugleich leichte Material verspricht ein großes Anwendungspotential – von Smartphone-Displays bis hin zum Maschinenbau.

Gläser sind ein wesentlicher Bestandteil der modernen Welt. Dabei handelt es sich im Alltag meist um sauerstoffhaltige Gläser, wie sie etwa für Fenster und...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Chemnitzer Linux-Tage 2020: „Mach es einfach!“

18.11.2019 | Veranstaltungen

Humanoide Roboter in Aktion erleben

18.11.2019 | Veranstaltungen

1. Internationale Konferenz zu Agrophotovoltaik im August 2020

15.11.2019 | Veranstaltungen

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

Neuer Weg entdeckt, um Killerzellen «umzuprogrammieren»

19.11.2019 | Biowissenschaften Chemie

Supereffiziente Flügel heben ab

19.11.2019 | Materialwissenschaften

Energiesysteme neu denken - Lastmanagement mit Blockheizkraftwerk

19.11.2019 | Energie und Elektrotechnik

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