idw – Informationsdienst Wissenschaft
Nachrichten, Termine, Experten
Nachrichten, Termine, Experten
idw - Informationsdienst
Wissenschaft
Internationale Forschungskooperation: Die gezielte Funktionalisierung von kohlenstoff-basierten Nanostrukturen erlaubt es erstmals, Strompfade direkt abzubilden und eröffnet dabei Wege für neuartige Quantenbauelemente
Rechner werden immer schneller und damit leistungsfähiger. Ein Problem dabei ist jedoch, dass sie dafür mehr Energie benötigen, die fast komplett in oft ungenutzte Wärme umgewandelt wird. Dies belastet nicht nur die Umwelt. Es begrenzt auch die weitere Miniaturisierung elektronischer Bauelemente und die Erhöhung von Taktfrequenzen. Ein Ausweg aus diesem Dilemma wären Leiterbahnen, die keinen elektrischen Widerstand aufweisen. Auf Basis von kohlenstoff-basierten Nanostrukturen lassen sich solche Leiter realisieren. Durch das Heizen eines nanostrukturierten Siliziumcarbid-Kristalls entstehen an den Kanten kleinste Graphen-Strukturen. Unter Graphen versteht man eine einzige Lage wabenförmig angeordneter Kohlenstoffatome.
Physikern der Technischen Universität Chemnitz ist es nun erstmals gemeinsam mit Forschern der Universität Twente (Niederlande) und des MAX IV Laboratory in Lund (Schweden) gelungen, solche sogenannten ballistischen Drähte herzustellen und sie umfassend zu charakterisieren. „Das Besondere daran ist, dass die Elektronen diese winzigen Drähte passieren, ohne sie zu erhitzen – und das im Idealfall unabhängig von der Drahtlänge“, erläutert Prof. Dr. Christoph Tegenkamp, Inhaber der Professur Analytik an Festkörperoberflächen der TU Chemnitz. Anhand komplexer Experimente mittels Rasterkraft- und Multitip-Rastertunnelmikroskopie wurden die benachbarten Quantentransportkanäle im Detail vermessen und sogar unter Raumtemperatur und -atmosphäre direkt auf der Nanoskala abgebildet. „Das Überraschende für uns war, dass wir nun sogar mehrere, dicht beieinanderliegende Kanäle auf einem Draht identifizieren konnten, die sich gegenseitig nicht beeinflussen“, erklärt Johannes Aprojanz weiter, der sich gerade an der TU Chemnitz mit diesem Forschungsthema innerhalb seiner Doktorarbeit beschäftigt.
In Kooperation mit Theoretikern aus Kopenhagen und Barcelona konnte dieser bisher einmalige Effekt auf eine asymmetrische Wechselwirkung der Ränder mit dem Substrat zurückgeführt werden, wie das Journal „Nature Communication“ in seiner aktuellen Ausgabe berichtet. Die Autoren der Studie sind sich sicher, dass diese Art der Funktionalisierung auch für topologische Effekte in anderen 2D-Materialien interessant ist und neue Wege für das Design zukünftiger Quantenbauelemente aufzeigt. „Damit stoßen wir das Tor zu Computern, die sich kaum noch erwärmen, ein Stückchen weiter auf“, so Tegenkamp.
Prof. Dr. Christoph Tegenkamp, Telefon 0371 531-33103, E-Mail christoph.tegenkamp@physik.tu-chemnitz.de,
https://www.nature.com/articles/s41467-018-06940-5
https://www.tu-chemnitz.de/physik/AFKO/
Im Labor wird in einer Präparationskammer eines Rastertunnelmikroskops ein strukturierter Siliziumca ...
Foto: TU Chemnitz/Jacob Müller
None
In dem winzigen Draht mit einer Breite von 40 Nanometer bewegen sich die Elektronen auf den „farbige ...
Grafik: TU Chemnitz/Johannes Aprojanz
None
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Studierende, Wirtschaftsvertreter, Wissenschaftler
Elektrotechnik, Informationstechnik, Physik / Astronomie, Umwelt / Ökologie, Werkstoffwissenschaften
überregional
Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Publikationen
Deutsch
Sie können Suchbegriffe mit und, oder und / oder nicht verknüpfen, z. B. Philo nicht logie.
Verknüpfungen können Sie mit Klammern voneinander trennen, z. B. (Philo nicht logie) oder (Psycho und logie).
Zusammenhängende Worte werden als Wortgruppe gesucht, wenn Sie sie in Anführungsstriche setzen, z. B. „Bundesrepublik Deutschland“.
Die Erweiterte Suche können Sie auch nutzen, ohne Suchbegriffe einzugeben. Sie orientiert sich dann an den Kriterien, die Sie ausgewählt haben (z. B. nach dem Land oder dem Sachgebiet).
Haben Sie in einer Kategorie kein Kriterium ausgewählt, wird die gesamte Kategorie durchsucht (z.B. alle Sachgebiete oder alle Länder).
