Meine Merkliste
my.chemie.de  
Login  

Goldene Nanoelektronik: Weg frei für Mikroprozessoren aus Gold-Nanopartikeln

22.12.2011

M. Walter/FMF

Modell eines Gold-Nanopartikels in der ionischen Flüssigkeit.

Normalerweise müssen Metallpartikel von einer Schutzschicht – den Liganden – umgeben sein, damit sie nicht aneinander haften. Jetzt aber hat das Forschungsteam um den Chemiker Dr. Stijn F.L. Mertens der Universität Bern herausgefunden, dass kleine Goldpartikel in ionischer Flüssigkeit auch ohne Liganden quantisiertes Ladungsverhalten zeigen. Quantisiert heißt, es können einzelne Ladungen kontrolliert auf eine extrem kleine Struktur aufgebracht und wieder heruntergeholt werden. Die Schutzfunktion übernimmt dabei die ionische Flüssigkeit.

Den theoretischen Hintergrund zum Projekt lieferten die Physiker Dr. Michael Walter und Alexander Held vom Freiburger Materialforschungszentrum der Albert-Ludwigs-Universität. Die beiden Wissenschaftler berechneten die Eigenschaften der Goldpartikel, indem sie durch ein Simulationsmodell den Versuchsablauf von Mertens‘ Team nachahmten. So konnten sie das unerwartete beobachtete Verhalten der Partikel aus den Versuchen erklären.

In diesem Forschungsexperiment dient die ionische Flüssigkeit nicht nur als stromleitendes Lösungsmittel, sie ersetzt als Umgebung der Gold-Nanopartikel auch deren fehlende Schutzschicht und kann sie auf diese Weise stabilisieren. Die Goldpartikel sind damit soweit geschützt, dass sie auch starke Schwankungen im Ladungszustand aushalten können.

In ihrer Studie demonstrieren die Forscher nun erstmalig, dass ligandenfreie Goldcluster, also wenige miteinander verbundene Goldatome, genauso quantisierte Ladung aufweisen können, wie ihre Verwandten mit Schutzhülle, auf die sich bisherige Studien konzentrierten. Durch die Quantisierung können die Wissenschaftler gezielt einzelne Elektronen manipulieren, wozu herkömmliche Ladungsprozesse Tausende von Elektronen benötigen. Diese Genauigkeit ist für die weitere Miniaturisierung der Elektronik unabdingbar. So können Systeme mit hoher Funktionalität auf kleinstem Raum hergestellt werden.

Seit gut zehn Jahren ist die quantisierte Ladung von nanometergroßen Metallpartikeln Gegenstand intensiver Forschung. Die Wissenschaftler setzen große Hoffnung in diese Technik, da sie eine Schlüsselrolle in nanoelektronischen Anwendungen der Zukunft spielen soll. So sollen beispielsweise Mikroprozessoren in den nächsten Jahren aus Strukturen der Nanoelektronik aufgebaut werden. „Der Bau zukünftiger Elektronik mit Gold-Nanopartikeln könnte eines Tages eine Alternative zum Silizium darstellen“, erklärt Walter. Denn unter den Metall-Nanopartikeln ist Gold das stabilste Material und damit vielseitig einsetzbar. Silberpartikel sind beispielsweise viel weicher und gehen schneller kaputt. „Jedoch stecken diese Arbeiten noch in der Entwicklungsphase“, sagt Walter: „Wir sind gerade dabei, zu erforschen, was mit Goldclustern überhaupt alles möglich ist“.

Originalveröffentlichung:

Stijn F.L. Mertens, Christian Vollmer, Alexander Held, Myriam H. Aguirre, Michael Walter, Christoph Janiak, and Thomas Wandlowski (2011): “Ligand-Free“ Cluster Quantized Charging in an Ionic Liquid: Angewandte Chemie

Fakten, Hintergründe, Dossiers
  • Universität Bern
  • Uni Freiburg
  • Gold
Mehr über Uni Freiburg
  • News

    Unterwegs in einer Trillionstel Sekunde

    Eine Attosekunde oder eine Trillionstel Sekunde: Mit dieser unvorstellbaren Geschwindigkeit bewegen sich Elektronen in Atomen und Molekülen und bestimmen so chemische, physikalische und biologische Prozesse wie die Photosynthese oder Verbrennungen. Einem internationalen Team von Wissenschaf ... mehr

    Chemie: Effiziente Prozesse in winzig kleinen Anlagen

    Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) richtet am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und der Universität Freiburg eine neue Forschergruppe ein: „Erfassung und Steuerung dynamischer lokaler Prozesszustände in Mikroreaktoren mittels neuer In-situ-Sensorik“, kurz ProMiSe. Darin entwi ... mehr

    Verborgenes sichtbar machen

    Wiegen, schütteln, lauschen: Nach wie vor ist das die beliebteste Methode, um den Inhalt eines Kinder-Überraschungseis zu erraten. Prof. Dr. Michael Fiederle vom Freiburger Materialforschungszentrum (FMF) der Albert-Ludwigs-Universität hat dafür einen anderen Ansatz entwickelt: Er stellt da ... mehr

  • Firmen

    Albert-Ludwigs-Universität Freiburg

    mehr

  • Universitäten

    Albert-Ludwigs-Universität Freiburg

    Die Albert-Ludwigs-Universität liegt nicht nur im Herzen der Stadt Freiburg - die Studierenden, Professor/innen und Mitarbeiter/innen sind auch in den Alltag der Bürgerinnen und Bürger der Schwarzwaldhauptstadt integriert. Darin liegt auch einer der Reize, die das Studium in Freiburg so bel ... mehr

  • q&more Artikel

    Modulare Biofabriken auf Zellebene

    Der „gebürtige Bioorganiker“ hatte sich bei seiner Vorliebe für komplexe Molekülarchitekturen nie die klassische Einteilung von synthetischen Polymeren und biologischen Makromolekülen zu eigen gemacht. Moleküle sind nun mal aus Atomen zusammengesetzt, die einen wie die anderen, warum da ein ... mehr

    Lesezeichen

    Aus einer pluripotenten Stammzelle kann sowohl eine Muskel- als auch eine Leberzelle entstehen, die trotz ihres unterschiedlichen Erscheinungsbildes genetisch identisch sind. Aus ein und demselben ­Genotyp können also verschiedene Phänotypen entstehen – die Epigenetik macht es möglich! Sie ... mehr

  • Autoren

    Dr. Stefan Schiller

    Stefan M. Schiller, Jg. 1971, studierte Chemie mit Schwerpunkt Makromolekulare und Biochemie in Gießen, Mainz und an der University of Massachusetts. Er promovierte bis 2003 am Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz über biomimetische Membransysteme, es folgten Forschungsaufentha ... mehr

    Julia M. Wagner

    Julia M. Wagner studierte Pharmazie in Freiburg (Approbation 2008). Seit 2008 ist sie Doktorandin und wissenschaftliche Mitarbeiterin im Arbeitskreis von Professor Dr. M. Jung. In ihrer Forschung beschäftigt sie sich mit der zellulären Wirkung von Histon-Desacetylase-Inhibitoren. mehr

    Prof. Dr. Manfred Jung

    Manfred Jung hat an der Universität Marburg Pharmazie studiert (Approbation 1990) und wurde dort in pharmazeutischer Chemie bei W. Hanefeld promoviert. Nach einem Postdoktorat an der Universität Ottawa, Kanada begann er 1994 am Institut für Pharmazeutische Chemie der Universität Münster mit ... mehr

Mehr über Universität Bern
  • News

    Ausstoss von Treibhausgasen unabhängig überprüfen

    Die Abschätzungen der Emissionen klimaschädlicher Gase wie Kohlendioxid und Methan sind relativ ungenau. Mit Unterstützung des Schweizerischen Nationalfonds haben Forschende der Empa, der Universität Bern und der ETH Zürich nun eine Methode entwickelt, um die Angaben der europäischen Staate ... mehr

    Auf der Jagd nach neuen Neutrinos

    Neutrinos zu messen ist nicht einfach – sie sind nur sehr schwer nachweisbar und werden daher auch «Geisterteilchen» genannt. Weltweit erforschen mehrere Projekte die rätselhaften Teilchen, die eigentlich laut dem Standardmodell der Physik keine Masse haben dürften. Sie bestehen aber aus dr ... mehr

    Argon auf Komet Churyumov-Gerasimenko entdeckt

    Das Berner Massenspektrometer ROSINA auf der Raumsonde Rosetta hat erstmals das Edelgas Argon in der Kometenhülle von «Chury» entdeckt. Die Messung stützt die These, wonach das Wasser auf der Erde nicht von Kometen stammt. Kometen werden als Abkömmlinge von Planeten-Vorläufern, sogenannten ... mehr

  • Universitäten

    Universität Bern

    mehr

Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.