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„Nature“-Studie: Phosphoren-Nanobänder vereinen magnetische und halbleitende Eigenschaften bei Raumtemperatur
In einer kürzlich in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Studie hat ein internationales Forschungsteam die bemerkenswerten Eigenschaften von Phosphoren-Nanobändern (englisch: phosphorene nanoribbons, PNRs) untersucht. Diese ein Atom dünnen Bänder aus Phosphor zeigen bei Raumtemperatur sowohl magnetische als auch halbleitende Eigenschaften, was sie zu vielversprechenden Kandidaten für zukünftige elektronische Anwendungen macht und den Weg für eine neue Generation energieeffizienter Technologien ebnen könnte.
Die Studie wurde von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Universität Cambridge, des University College London (UCL), der Freien Universität Berlin, des European High Magnetic Field Lab in Nijmegen und der Universität Warwick durchgeführt und ist nachlesbar unter https://www.nature.com/articles/s41586-024-08563-x
Im Gegensatz zu ihrem Kohlenstoff-Analogon Graphen besitzen Phosphoren-Nanobänder eine anpassbare elektronische Struktur, die sie besonders attraktiv für energieeffiziente Transistoren macht. Die neue Studie zeigt, dass PNRs bemerkenswerterweise in dünnen Filmen bei Raumtemperatur ein ferromagnetisches Verhalten aufweisen, ähnlich wie klassische magnetische Metalle wie Eisen und Nickel. In flüssiger Lösung richten sich die Nanobänder entlang schwacher Magnetfelder aus – vergleichbar mit Eisenfeilspänen um einen Magneten.
„Phosphoren-Nanobänder sind wirklich faszinierende Materialien, da sie die Kopplung von optischen und intrinsischen magnetischen Eigenschaften entlang ihrer eindimensionalen Kante ermöglichen – und das sogar bei Raumtemperatur. Sie bieten enormes Potenzial für praktische Anwendungen und bahnbrechende Technologien und dienen gleichzeitig als spannende Plattform zur Erforschung grundlegender Physik“, erklärt Naitik Panjwani, Mitautor der Studie und Forscher am Fachbereich Physik der Freien Universität Berlin. Die Kopplung von magnetischen und elektronischen Zuständen könnte zukünftig ultraenergieeffiziente Schaltkreise, schnellere optische Datenspeicherung und flexible, zukunftsweisende Elektronik ermöglichen.
In der Studie gelang mit Hilfe modernster Methoden wie ultraschneller magneto-optischer Spektroskopie und Elektronen-paramagnetischer Resonanz-Spektroskopie erstmals der experimentelle Nachweis dieser außergewöhnlichen Materialeigenschaften. Die Ergebnisse könnten nun den Weg für neue, innovative Speichertechnologien ebnen, die Licht zur Steuerung magnetischer Zustände verwenden. „Diese Studie verändert unser Verständnis von magnetischen Halbleitern grundlegend und könnte eine entscheidende Rolle in zukunftsweisenden Technologien wie Quantencomputern und Spintronik spielen“ betont der FU-Physiker Naitik Panjwani.
Naitik Panjwani, Freie Universität Berlin, Fachbereich Physik, E-Mail: naitik.panjwani@fu-berlin.de
Die Studie „Magnetically and optically active edgess in phosphorene naoribbons” ist nachlesbar unter: https://www.nature.com/articles/s41586-024-08563-x
Criteria of this press release:
Business and commerce, Journalists, Scientists and scholars, Students, all interested persons
Chemistry, Information technology, Physics / astronomy
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
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